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Einstenio

elemento sintético de la tabla periódica

El einstenio es un elemento sintético de la tabla periódica cuyo símbolo es Es y su número atómico es 99. Fue llamado así en honor de Albert Einstein, aunque se descubrió en diciembre de 1952 en los restos de la primera explosión termonuclear en el Pacífico, realizada un mes antes, por el equipo de investigadores formado por G. R. Choppin, A. Ghiorso, B. G. Harvey y S. G. Thompson.[1]​[2]​[3]​

Californio ← Einstenio → Fermio
   
 
99		 Es
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Tabla completa • Tabla ampliada
Información general
Nombre, símbolo, número Einstenio, Es, 99
Serie química Actínidos
Grupo, período, bloque -, 7, f
Masa atómica 252 u
Configuración electrónica [Rn] 5f11 7s2
Electrones por nivel 2, 8, 18, 32, 29, 8, 2 (imagen)
Apariencia Plateado. Emite un brillo azul en la oscuridad.
Propiedades atómicas
Electronegatividad 1,3 (escala de Pauling)
Estado(s) de oxidación 2, 3, 4
1.ª energía de ionización 619 kJ/mol
Líneas espectrales
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 8840 kg/m3
Punto de fusión 1133 K (860 °C)
Varios
Estructura cristalina Desconocida
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del einstenio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
252EsSintético471.7 dα
ε
β−		6.760
1.260
0.480		248Bk
252Cf
252Fm
253EsSintético20,47 dFE
α		_
6,739		_
249Bk
254EsSintético275,7 dε
β-
α		0,654
1,090
6,628		254Cf
254Fm
250Bk
255EsSintético39,8 dβ-
α
FE		0,288
6,436
_		255Fm
251Bk
_
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
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Como muchos elementos de este mismo grupo, no se encuentra en la naturaleza, debido a que su tiempo de vida es corto por lo que se obtiene artificialmente.

El proceso de obtención es a través de una transmutación nuclear de elementos más ligeros. La transmutación consiste en convertir núcleos estables en otros núcleos al ser bombardeados por partículas a alta velocidad. El primer experimento de ese tipo fue realizado por Ernest Rutherford (físico y químico neozelandés). Consistió en mandar partículas alfa sobre una fina lámina de oro y observar cómo esta afectaba a la trayectoria de los rayos.

El 254Es puede sintetizarse por bombardeo de Am, Pu o Cm con neutrones.

Método de obtención

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Su método de obtención consiste en irradiar aproximadamente 1 kg de Pu-239 en un reactor para generar Pu-242. Este Pu-242 se introduce en bolas de óxido de plutonio y aluminio en polvo. Posteriormente estas bolas se introducen en varillas y se irradian. Finalmente, se introducen las varillas en un reactor isotópico de alto flujo. Tras todo esto se separa el einstenio del californio.

Características físicas

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Brillo debido a la intensa radiación de ~ 300 µg de 253Es.[4]​

El Einstenio es un metal sintético, plateado y radiactivo. En la Tabla periódica, se encuentra a la derecha del actínido Californio, a la izquierda del actínido Fermio y debajo del lantánido Holmio, con el que comparte muchas similitudes en propiedades físicas y químicas. Su densidad de 8.84 g/cm 3 es menor que la del californio (15.1 g/cm3) y es casi la misma que la del de Holmio (8.79 g/cm3), a pesar de que el einsteino atómico es mucho más pesado que el holmio. El punto de fusión del einsteinio (860 °C) también es relativamente bajo, por debajo del del californio (900 °C), fermio (1527 °C) y holmio (1461 °C).[5]​ El einstenio es un metal blando, con un Módulo de compresibilidad de solo 15 GPa, uno de los valores más bajos entre los metales no alcalinos.[6]​

Contrariamente a los actínidos más ligeros Californio, Berkelio, Curio y Americio, que cristalizan en una doble estructura hexagonal en condiciones ambientales, el Einsteinio se cree que tiene una simetría de cristal cúbico centrado en la cara ( fcc ) con el grupo espacial fm 3 M y la red constante "'A= 575 PM. Sin embargo, hay un informe de metal hexagonal einsteinium de temperatura ambiente con A = 398 pm y c = 650 pm, que se convirtió en la fase FCC al calentar a 300 °C.[7]​

La autodegradación inducida por la radioactividad del einstenio es tan fuerte que destruye rápidamente la estructura de cristal,[8]​ y la liberación de energía durante este proceso, 1000 vatios por gramo de 253Es, induce un brillo visible.[9]​ Estos procesos pueden contribuir a la densidad relativamente baja y el punto de fusión del Einsteinio.[10]​ Además, debido al tamaño pequeño de las muestras disponibles, el punto de fusión del einsteinium a menudo se dedujo observando la muestra que se calienta dentro de un microscopio electrónico.[11]​ Por lo tanto, los efectos de la superficie en muestras pequeñas podrían reducir el valor del punto de fusión.

Este metal es trivalente y tiene una volatilidad notablemente alta.[12]​ Para reducir el daño de autoadiación, la mayoría de las medidas de einstenio sólido y sus compuestos se realizan justo después del recreo térmico.[13]​ Además, algunos compuestos se estudian bajo la atmósfera del gas reductante, por ejemplo, H2 o HCl para ESOCL de modo que la muestra se vuelva en parte durante su descomposición.[14]​

Además de la autodestrucción de Einsteinium sólido y sus compuestos, otras dificultades intrínsecas a la hora de estudiar este elemento incluyen su escasez: el isótopo más común 253 está disponible solo una o dos veces al año en cantidades por debajo de los miligramos, y hay autocontaminación debido a la rápida conversión de Einsteinium a berkelio y luego a californio a una tasa de aproximadamente 3.3% por día:[15]​[16]​[17]​

 

Aplicaciones

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El isótopo 253Es se emplea para producir el elemento mendelevio. Actualmente, no hay aplicaciones prácticas que no sean las de la investigación científica básica, debido a las pequeñas cantidades de Einstenio que se producen y la corta vida media de su isótopo. En particular, el einstenio fue utilizado para sintetizar, por primera vez, 17 átomos del nuevo elemento mendelevio en 1955.

Se suele utilizar el isótopo raro 254Es en la producción de elementos superpesados debido a su gran masa, una vida media relativamente larga de 270 días y disponibilidad en cantidades significativas de varios microgramos.[18]​. Por esas razones se utilizó 254Es como blanco en el intento de síntesis de Ununennium (elemento 119) en 1985 al bombardearlo con iones de calcio-48 en el Acelerador de partículas lineales Superhilac en Berkeley, California. No se identificaron átomos, estableciendo un límite superior para la sección transversal de esta reacción en 300 nanobarns.[19]​

 

El 254Es se utilizó como marcador de calibración en el espectrómetro de análisis químico del analizador de superficie de dispersión alfa de la sonda lunar Surveyor 5. La gran masa de este isótopo redujo la superposición espectral entre las señales del marcador y los elementos más ligeros estudiados de la superficie lunar.[20]​

Toxicidad

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La mayor parte de los datos disponibles sobre la toxicidad del einsteinium proceden de la investigación en animales. Tras la ingestión por parte de ratas de laboratorio, sólo el ~0,01% acaba en el torrente sanguíneo. De ahí, alrededor del 65% va a los huesos, donde permanecería durante ~50 años si no fuera por su desintegración radiactiva, por no hablar de los 3 años de vida máxima de las ratas, el 25% a los pulmones (vida media biológica ~20 años, aunque esto vuelve a ser irrelevante por la corta vida media del einsteinium), el 0,035% a los testículos o el 0,01% a los ovarios, donde el einsteinium permanece indefinidamente. Aproximadamente el 10% de la cantidad ingerida se excreta. La distribución del einsteinio sobre las superficies óseas es uniforme y es similar a la del plutonio.[21]​

Referencias

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  1. ↑ A. Ghiorso, S. G. Thompson, G. H. Higgins, G. T. Seaborg, M. H. Studier, P. R. Fields, S. M. Fried, H. Diamond, J. F. Mech, G. L. Pyle, J. R. Huizenga, A. Hirsch, W. M. Manning, C. I. Browne, H. L. Smith, R. W. Spence: "New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100", in: Physical Review 1955, 99 (3), 1048–1049; doi 10.1103/PhysRev.99.1048; Typoskripto (9. Junio 1955), Lawrence Berkeley National Laboratory. Paper UCRL-3036.
  2. ↑ G. T. Seaborg, S. G. Thompson, B. G. Harvey, G. R. Choppin: "Chemical Properties of Elements 99 and 100"; Abstract; Maschinoskript (23. Julio 1954), Radiation Laboratory, University of California, Berkeley, UCRL-2591 (Rev.).
  3. ↑ P. R. Fields, M. H. Studier, H. Diamond, J. F. Mech, M. G. Inghram, G. L. Pyle, C. M. Stevens, S. Fried, W. M. Manning (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois); A. Ghiorso, S. G. Thompson, G. H. Higgins, G. T. Seaborg (University of California, Berkeley, California): "Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris", in: Physical Review 1956, 102 (1), 180–182; doi 10.1103/PhysRev.102.180.
  4. ↑ haire, p. 1580
  5. ↑ Hammond C. R. "Los elementos" en RubberBible86th </fin En: Metals Handbook, Vol. 2, 10ª edición, (ASM International, Materials Park, Ohio), pp. 1198–1201.
  6. ↑ haire, p. 1591
  7. ↑ Haire, R. (1986). «Preparation, properties, and some recent studies of the actinide metals». Journal of the Less Common Metals (en inglés) 121: 379-398. S2CID 97518446. doi:10.1016/0022-5088(86)90554-0. Archivado desde el original el 13 de mayo de 2013. Consultado el 24 de noviembre de 2010. 
  8. ↑ Greenwood, p. 1268
  9. ↑ haire, p. 1579
  10. ↑ Haire, R. G.; BayBarz, R. D. (1979). .archives-uvertes.fr/docs/00/21/88/27/pdf/ajp-jphyscol197940c431.pdf «estudios de einsteinium metal». le Journal de física (en inglés) 40: c4-101. S2CID 98493620. doi:10.1051/jphyscol:1979431. Archivado desde el original el 7 de marzo de 2012. Consultado el 24 de noviembre de 2010.  borrador del manuscrito Archivado el 10 de julio de 2019 en Wayback Machine.
  11. ↑ SeaBorg, p. 61
  12. ↑ Kleinschmidt, Phillip D.; Ward, John W.; Matlack, George M.; Haire, Richard G. (1984). «Estudios de vaporización de la ley de Henry y termodinámica de Einsteinium-253 metal disuelto en Ytterbium». The Journal of Chemical Physics 81 (1): 473-477. Bibcode:1984JCHPH..81..473K. doi:10.1063/1.447328. 
  13. ↑ SeaBorg, p. 52
  14. ↑ Seaborg, p. 60
  15. ↑ Ensor, D. D.; Peterson, J. R.; Haire, R. G.; Young, J. P. (1981). «Absorption spectrophotometric study of 253EsF3 and its decay products in the bulk-phase solid state». Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 43 (10): 2425-2427. doi:10.1016/0022-1902(81)80274-6. 
  16. ↑ Haire, R. G.; Baybarz, R. D. (1973). «Identification and analysis of einsteinium sesquioxide by electron diffraction». Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 35 (2): 489-496. doi:10.1016/0022-1902(73)80561-5. 
  17. ↑ SEABORG, p. 55
  18. ↑ Schadel, m.; Bruchle, W (1986). «Heavy isotope production by multinucleon transfer reactions with 254Es». Journal of the Less Common Metals 122: 411-417. doi:10.1016/0022-5088(86)90435-2. Archivado desde el original el 25 de noviembre de 2020. Consultado el 29 de octubre de 2018. 
  19. ↑ Lougheed, R. W.; Landrum, J. H.; Hulet, E. K.; Wild, J. F.; Dougan , R. J.; Dougan, A. D.; Gäggeler, H.; Schädel, M.; Moody, K. J.; Gregorich, K. E.; Seeborg, G. T. (1985). «Search for superheavy elements using 48Ca 254Esg reaction». Revisión física c 32 (5): 1760-1763. Bibcode:1985phrvc..32.1760l. PMID 9953034. doi:10.1103/Physrevc.32.1760. 
  20. ↑ Turkevich, a. L.; FranzGrote, E. J.; Patterson, J. H. (1967). «Chemical Analysis of the Moon at the Surveyor V Landing Site». Science 158 (3801): 635-637. Bibcode:... 158..635t 1967sci ... 158..635t. PMID 17732956. S2CID 21286144. doi:10.1126/science.158.3801.635. 
  21. ↑ Comisión Internacional de Protección Radiológica (1988). Limits for intakes of radionuclides by workers, Part 4 (en inglés) 19 (4). Elsevier Health Sciences. pp. 18-19. ISBN 978-0-08-036886-3. Archivado desde id=WTxcCV4w0VEC&pg=PA18 el original el 25 de abril de 2016. Consultado el 5 de enero de 2016. 

Bibliografía

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  • Guide to the Elements - Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998), ISBN 0-19-508083-1.
  • Bernard G. Harvey, Alfred Chetham-Strode, Albert Ghiorso, Gregory R. Choppin, Stanley G. Thompson (UC, Berkeley) . New Isotopes of Einsteinium. Phys. Rev. 104: 1315-1319, 1956.

Bibliografía adicional

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Enlaces externos

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