Los problemas del plomo superpesado que a¨²n no existe

Parece que los f¨ªsicos han transformado en una realidad mundana el sue?o alquimista de la transmutaci¨®n de un elemento qu¨ªmico en otro y crean ¨¢tomos cada vez m¨¢s grandes de elementos artificiales que la naturaleza nunca ha visto antes. Pero las cosas se complican cuando se va muy lejos. Ahora, dos investigadores, uno de Nueva Zelanda y uno de Noruega, han predicho la qu¨ªmica del elemento 114, que nadie ha logrado crear todav¨ªa pero que deber¨ªa ser una especie de plomo superpesado. Es m¨¢s, las inusuales propiedades de ¨¢tomos extremadamente grandes desaf¨ªan toda aproximaci¨®n excepto la de las computadoras m¨¢s potentes, y a ellas han recurrido Peter Schwerdtfeger y Michael Seth (Universidad de Auckland) y Knut Faegri (Universidad de Oslo) para investigar este nuevo elemento, a¨²n fantasmag¨®rico, de la tabla peri¨®dica de Mendeleiev.El elemento natural m¨¢s pesado que existe es el uranio, cuyo n¨²mero at¨®mico es 92, es decir, tiene 92 protones (part¨ªculas cargadas positivamente) en su n¨²cleo. Los protones est¨¢n equilibrados, en un ¨¢tomo neutro, por 92 electrones negativamente cargados. Los electrones son la fachada al exterior del n¨²cleo y su n¨²mero y disposici¨®n alrededor del n¨²cleo gobiernan las propiedades qu¨ªmicas de un elemento.

En el n¨²cleo de un ¨¢tomo se api?an tambi¨¦n otras part¨ªculas elementales, los neutrones, con masa ligeramente superior al prot¨®n y el¨¦ctricamente neutros. Los is¨®topos de un elemento tienen en el n¨²cleo un n¨²mero determinado de protones m¨¢s diferentes cantidades de neutrones. El is¨®topo m¨¢s com¨²n del uranio es el 238, en que los 92 protones van acompa?ados por 146 neutrones. Mediante aceleradores de part¨ªculas, bombardeando ¨¢tomos con neutrones, los f¨ªsicos y los qu¨ªmicos han logrado crear ¨¢tomos de nuevos elementos nunca vistos antes, han producido hasta el 112 y el 113 y 114 est¨¢n al caer. La alquimia se convierte en realidad. Se han hecho elementos nuevos hasta el 112 y los 113 y 114 pueden estar al caer. Aunque estos elementos artificiales se desintegran inmediatamente, los cient¨ªficos van logrando desentra?ar su comportamiento.

Donde los experimentos lo llegan, alcanzan los modelos computacionales. Schwerdtfeger y sus colegas han recreado en ordenador el ¨¢tomo del elemento 114 para predecir su qu¨ªmica. Exponen sus resultados en la revista Angewandte Chemie.

La qu¨ªmica convencional predice que el elemento 114 cae en un grupo que incluye -en orden de masa y complejidad crecientes- el carbono (elemento 6), el silicio (14), el germanio (32), el esta?o (50) y el plomo (82). Un ¨¢tomo de carbono puede formar cuatro enlaces qu¨ªmicos a la vez, pero es muy dif¨ªcil que hagan esto los ¨¢tomos m¨¢s grandes, como el esta?o y el plomo. Los compuestos de plomo con cuatro enlaces son inestables, incluso explosivos, lo normal es que tengan dos.

El elemento 114 se comporta como una versi¨®n supergigante del plomo. Schwerdtfeger y sus colegas concluyen que sus ¨¢tomos ser¨ªan muy reacios a formar m¨¢s de dos enlaces a la vez, lo que tiene importantes consecuencias para dise?ar modos de capturar unos cuantos ¨¢tomos que un acelerador pudiese generar.

Tal vez lo que m¨¢s complica las predicciones son las consecuencias del enorme tama?o y complejidad del elemento 114. Un n¨²cleo tan grande, y por tanto tan fuertemente cargado, retiene sus electrones con incre¨ªble tenacidad y ¨¦stos orbitan a velocidades relativistas. El resultado,como consecuencia de la teor¨ªa de la Relatividad de Einstein, es que los electrones tienen m¨¢s masa aparente de lo que se esperar¨ªa. Y esta masa extra altera las propiedades del ¨¢tomo.

?Por qu¨¦ intentar crear ¨¢tomos cada vez m¨¢s pesados? Los cient¨ªficos buscan una todav¨ªa esquiva isla de estabilidad porque predicen que los ¨¢tomos que superen una cierta masa y con determinadas combinaciones de protones y neutrones ser¨¢n suficientemente estables como para que se pueda capturar cierta cantidad de ellos y estudiarlos.