Darmstatio

¿Qué es el darmstatio?

El darmstatio es un elemento químico ultrapesado ubicado en la serie de los transactínidos, que comienzan justo después del metal laurencio. Se sitúa específicamente en el grupo 10 y período 7 de la tabla periódica, siendo congéneres de los metales níquel, paladio y platino.

Su símbolo químico es Ds, con un número atómico de 110, y sus poquísimos átomos que se han sintetizado se descomponen prácticamente al instante. Es, pues, un elemento efímero. Sintetizarlo y detectarlo representó una proeza en los años 90 del siglo pasado, llevándose el crédito de su descubrimiento un grupo de investigadores alemanes.

Antes de su descubrimiento y de que se debatiera su nombre, el sistema de nomenclatura IUPAC le había formalmente nombrado como ‘ununilio’, que significa ‘uno-uno-cero’, igual a 110. Y más atrás de esta nomenclatura, de acuerdo al sistema de Mendeleev, su nombre era eka-platino, por pensarse químicamente análogo a este metal.

El darmstatio es un elemento no solo efímero e inestable, sino además altamente radiactivo, en cuyos decaimientos nucleares la mayoría de sus isótopos libera partículas alfa, que son núcleos desnudos de helio.

A causa de su tiempo de vida tan fugaz, todas sus propiedades son estimadas y nunca podrá utilizarse para algún fin en particular.

Descubrimiento del darmstatio

• Mérito alemán. El problema en torno al descubrimiento del darmstatio era que varios equipos de investigadores se habían dedicado a su síntesis en años sucesivos. Apenas se formaba su átomo, este se desvanecía en partículas irradiadas. Por lo tanto, no se podía afirmar a tientas cuáles de los equipos merecían el crédito de haberlo sintetizado primero, cuando inclusive el detectarlo ya representaba un reto, decayendo tan rápido y liberando productos radiactivos. En la síntesis del darmstatio trabajaron por separado equipos de los siguientes centros investigativos: Instituto Central de Investigación Nuclear de Dubná (para entonces Unión Soviética), Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Estados Unidos) y Centro de Investigación de Iones Pesados (abreviado en alemán como GSI). El GSI se localiza en Darmstadt, donde en noviembre de 1994 sintetizaron el isótopo radiactivo ²⁶⁹Ds. Los otros equipos sintetizaron otros isótopos: ²⁶⁷Ds en el ICIN y ²⁷³Ds en el LNLB; sin embargo, sus resultados no habían sido concluyentes a los ojos críticos de la IUPAC. Cada equipo había propuesto un nombre particular para este nuevo elemento: hahnio (ICIN) y bequerelio (LNLB). Pero tras un informe de la IUPAC en 2001, el equipo alemán del GSI tuvo el derecho de nombrar al elemento como darmstatio.
  • Síntesis. El darmstatio es producto de la fusión de átomos metálicos. En principio, uno relativamente pesado que sirva como blanco u objetivo, y otro liviano al que se le hará colisionar contra el primero a una velocidad igual a la décima parte de la velocidad de la luz en el vacío; de lo contrario, no se podrían vencer las repulsiones existentes entre sus dos núcleos. Una vez los dos núcleos colisionen eficientemente, ocurrirá una reacción nuclear de fusión. Los protones se suman, pero el destino de los neutrones es distinto. Por ejemplo, el GSI desarrolló la siguiente reacción nuclear, de la cual se produjo el primer átomo ²⁶⁹Ds:

• Nótese que los protones (en rojo) se suman. Variando las masas atómicas de los átomos colisionados, se obtienen diferentes isótopos de darmstadtio. De hecho, el GSI realizó experimentos con el isótopo ⁶⁴Ni en lugar del ⁶²Ni, de los que sintetizaron apenas 9 átomos del isótopo ²⁷¹Ds. El GSI logró crear 3 átomos de ²⁶⁹Ds, pero después de ejecutar tres trillones de bombardeos por segundo durante una semana completa. Este dato ofrece una abrumadora perspectiva de las dimensiones de semejantes experimentos.

Estructura del darmstatio

Debido a que solo puede sintetizarse o crearse un átomo de darmstatio por semana, es improbable que se cuente con los suficientes para que puedan establecer un cristal, sin mencionar que el isótopo más estable es el ²⁸¹Ds, cuyo t_1/2 es de tan solo 12,7 segundos.

Por lo tanto, para determinar su estructura cristalina, los investigadores se basan en cálculos y estimaciones que buscan acercarse al panorama más real. Así, se ha calculado que la estructura del darmstatio es cúbica, centrada en el cuerpo (bcc), a diferencia de las de sus congéneres más livianos níquel, paladio y platino, con estructuras cúbicas centradas en las caras (fcc).

En teoría, deben participar en su enlace metálico los electrones más externos de los orbitales 6d y 7s, de acuerdo a su también estimada configuración electrónica:

[Rn]5f¹⁴6d⁸7s²

No obstante, probablemente poco logre saberse experimentalmente de las propiedades físicas de este metal.

Propiedades del darmstatio

Las demás propiedades del darmstatio también son calculadas, por las mismas razones mencionadas para su estructura. Sin embargo, algunos cálculos resultan interesantes. Por ejemplo, el darmstatio sería un metal aún más noble que el oro, así como mucho más denso (34,8 g/cm³) que el osmio (22,59 g/cm³) y el mercurio (13,6 g/cm³).

Respecto a sus posibles estados de oxidación, se ha estimado que serían +6 (Ds⁶⁺), +4 (Ds⁴⁺) y +2 (Ds²⁺), iguales a los de sus congéneres más livianos. Por lo tanto, si se hicieran reaccionar los átomos de ²⁸¹Ds antes de que se desintegraran, se obtendrían compuestos tales como el DsF₆ o DsCl₄.

Sorprendentemente, sí existe la probabilidad de sintetizar estos compuestos, debido a que 12,7 segundos, el t_1/2 del ²⁸¹Ds, es tiempo más que suficiente para realizar las reacciones. No obstante, el inconveniente continúa siendo que con solo un átomo de Ds a la semana es insuficiente para recopilar todos los datos que exige un análisis estadístico.

Usos del darmstatio

Nuevamente, por ser un metal tan escaso, actualmente sintetizado en cantidades atómicas y no masivas, no hay ningún uso reservado para él, ni siquiera en un futuro lejano.

A menos que se invente un método para estabilizar sus isótopos radiactivos, los átomos de darmstatio solamente servirán para despertar la curiosidad científica, especialmente en lo que concierne a la física y química nuclear.

Referencias

1. Shiver & Atkins. Química inorgánica (Cuarta edición). McGraw Hill.
2. Darmstadtium. Recuperado de en.wikipedia.org
3. Gagnon, S. The Element Darmstadtium. Recuperado de education.jlab.org.
4. National Center for Biotechnology Information. Darmstadtium. Recuperado de chem.ncbi.nlm.nih.gov.
5. Clegg, B. Darmstadtium. Chemistry in its elements. Recuperado de chemistryworld.com.