Unbinilium - Unbinilium

Unbinilium,  ₁₂₀ Ubn

Unbinilium
Pronunciación	/ ˌ U n b aɪ n ɪ l i ə m / ( OON -by- NIL -ee-əm )
Nombres alternativos	elemento 120, eka-radio
Unbinilium en la tabla periódica
Hidrógeno Helio Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Planchar Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio Neodimio Prometeo Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio Hafnio Tantalio Tungsteno Renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio (elemento) Talio Dirigir Bismuto Polonio Astatine Radón Francio Radio Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrencium Rutherfordio Dubnium Seaborgio Bohrium Hassium Meitnerio Darmstadtium Roentgenio Copérnico Nihonium Flerovio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Ununennium Unbinilium Unquadtrium Unquadquadium Unquadpentio Unquadhexium Unquadseptium Unquadoctium Unquadennium Unpentnilium Unpentunio Unpentbio Unpenttrio Unpentquadium Unpentpentio Unpentexio Unpentseptium Unpentoctium Unpentennium Unhexnilium Unhexunio Unhexbio Unhextrio Unhexquadium Unhexpentio Unhexhexio Unhexseptium Unhexoctium Unhexennium Unseptnilium Unseptunio Unseptbium Unbiunio Unbibium Unbitrio Unbiquadium Unbipentium Unbihexium Unbiseptium Unbioctium Unbiennium Untrinilium Untriunio Untribium Untritrio Untriquadium Untripentium Untrihexium Untriseptium Untrioctium Untrienio Unquadnilium Unquadunium Unquadbium Ra ↑ Ubn ↓ - ununennium ← unbinilium → unbiunium
Número atómico ( Z )	120
Grupo	grupo 2 (metales alcalinotérreos)
Período	período 8
Cuadra	bloque s
Configuración electronica	[ Og ] 8 s 2 (predicho)
Electrones por capa	2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 2 (predicho)
Propiedades físicas
Fase en  STP	sólido (predicho)
Punto de fusion	953  K (680 ° C, 1256 ° F) (previsto)
Punto de ebullición	1973 K (1700 ° C, 3092 ° F) (predicho)
Densidad (cerca de  rt )	7 g / cm 3 (previsto)
Calor de fusión	8.03–8.58  kJ / mol (extrapolado)
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	(+1), ( +2 ), (+4) (predicho)
Electronegatividad	Escala de Pauling: 0,91 (predicho)
Energías de ionización
Radio atómico	empírico: 200  pm (previsto)
Radio covalente	206–210 pm (extrapolado)
Otras propiedades
Estructura cristalina	centrada en el cuerpo cúbico (BCC) (extrapolado)
Número CAS	54143-58-7
Historia
Nombrar	Nombre del elemento sistemático IUPAC
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Unbinilium , también conocido como eka-radio o simplemente elemento 120 , es el elemento químico hipotético en la tabla periódica con el símbolo Ubn y el número atómico 120. Unbinilium y Ubn son el nombre y símbolo sistemático temporal de la IUPAC , que se utilizan hasta que se descubre el elemento. , confirmado, y se decide un nombre permanente. En la tabla periódica de los elementos, se espera que sea un elemento de bloque s , un metal alcalinotérreo y el segundo elemento en el octavo período . Ha atraído la atención debido a algunas predicciones de que podría estar en la isla de estabilidad , aunque los cálculos más recientes esperan que la isla ocurra en realidad con un número atómico ligeramente más bajo, más cercano al copernicium y flerovium .

Unbinilium aún no se ha sintetizado, a pesar de los múltiples intentos de los equipos alemanes y rusos. La evidencia experimental de estos intentos muestra que los elementos del período 8 probablemente serían mucho más difíciles de sintetizar que los elementos conocidos anteriormente, y que el unbinilium puede incluso ser el último elemento que se puede sintetizar con la tecnología actual.

La posición de Unbinilium como el séptimo metal alcalinotérreo sugiere que tendría propiedades similares a sus congéneres más ligeros ; sin embargo, los efectos relativistas pueden hacer que algunas de sus propiedades difieran de las esperadas de una aplicación directa de tendencias periódicas . Por ejemplo, se espera que el unbinilio sea menos reactivo que el bario y el radio y tenga un comportamiento más parecido al del estroncio , y aunque debería mostrar el estado de oxidación +2 característico de los metales alcalinotérreos, también se prevé que muestre el estado de oxidación +4. , que es desconocido en cualquier otro metal alcalinotérreo.

Introducción

Representación gráfica de una reacción de fusión nuclear . Dos núcleos se fusionan en uno y emiten un neutrón . Las reacciones que crearon nuevos elementos en este momento fueron similares, con la única diferencia posible de que a veces se liberaban varios neutrones singulares, o ninguno en absoluto.

Video externo
Visualización de fusión nuclear fallida, basada en cálculos de la Universidad Nacional de Australia

Los núcleos atómicos más pesados se crean en reacciones nucleares que combinan otros dos núcleos de tamaño desigual en uno; aproximadamente, cuanto más desiguales son los dos núcleos en términos de masa, mayor es la posibilidad de que reaccionen. El material hecho de los núcleos más pesados ​​se convierte en un objetivo, que luego es bombardeado por el haz de núcleos más ligeros. Dos núcleos solo pueden fusionarse en uno si se acercan lo suficiente; normalmente, los núcleos (todos cargados positivamente) se repelen entre sí debido a la repulsión electrostática . La interacción fuerte puede superar esta repulsión, pero solo a una distancia muy corta de un núcleo; Por tanto, los núcleos de los haces se aceleran enormemente para hacer que dicha repulsión sea insignificante en comparación con la velocidad del núcleo del haz. Acercarse por sí solo no es suficiente para que dos núcleos se fusionen: cuando dos núcleos se acercan entre sí, generalmente permanecen juntos durante aproximadamente ^10-20  segundos y luego se separan (no necesariamente en la misma composición que antes de la reacción) en lugar de formar un solo núcleo. núcleo. Si se produce la fusión, la fusión temporal, denominada núcleo compuesto, es un estado excitado . Para perder su energía de excitación y alcanzar un estado más estable, un núcleo compuesto se fisiona o expulsa uno o varios neutrones , que se llevan la energía. Esto ocurre aproximadamente entre 10 y ¹⁶  segundos después de la colisión inicial.

El rayo atraviesa el objetivo y llega a la siguiente cámara, el separador; si se produce un nuevo núcleo, se transporta con este rayo. En el separador, el núcleo recién producido se separa de otros nucleidos (el del haz original y cualquier otro producto de reacción) y se transfiere a un detector de barrera de superficie , que detiene el núcleo. Se marca la ubicación exacta del próximo impacto en el detector; también están marcadas su energía y la hora de la llegada. La transferencia tarda entre 10 y ⁶  segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir tanto tiempo. El núcleo se registra nuevamente una vez que se registra su desintegración, y se miden la ubicación, la energía y el tiempo de desintegración.

La estabilidad del núcleo es proporcionada por la interacción fuerte. Sin embargo, su alcance es muy corto; a medida que los núcleos se hacen más grandes, su influencia sobre los nucleones más externos ( protones y neutrones) se debilita. Al mismo tiempo, el núcleo se rompe por la repulsión electrostática entre protones, ya que tiene un alcance ilimitado. Por tanto, los núcleos de los elementos más pesados ​​se predicen teóricamente y hasta ahora se ha observado que se desintegran principalmente a través de modos de desintegración causados ​​por dicha repulsión: desintegración alfa y fisión espontánea ; estos modos son predominantes para núcleos de elementos superpesados . Las desintegraciones alfa son registradas por las partículas alfa emitidas , y los productos de la desintegración son fáciles de determinar antes de la desintegración real; si tal desintegración o una serie de desintegraciones consecutivas produce un núcleo conocido, el producto original de una reacción se puede determinar aritméticamente. Sin embargo, la fisión espontánea produce varios núcleos como productos, por lo que el nucleido original no se puede determinar a partir de sus hijas.

La información disponible para los físicos que pretenden sintetizar uno de los elementos más pesados ​​es, por lo tanto, la información recopilada en los detectores: ubicación, energía y tiempo de llegada de una partícula al detector y los de su desintegración. Los físicos analizan estos datos y buscan concluir que efectivamente fue causado por un nuevo elemento y no pudo haber sido causado por un nucleido diferente al que se afirma. A menudo, los datos proporcionados son insuficientes para llegar a la conclusión de que definitivamente se creó un nuevo elemento y no hay otra explicación para los efectos observados; Se han cometido errores en la interpretación de los datos.

Historia

Los elementos transactínidos , como el unbinilio, se producen por fusión nuclear . Estas reacciones de fusión se pueden dividir en fusión "caliente" y "fría", dependiendo de la energía de excitación del núcleo compuesto producido. En las reacciones de fusión en caliente, los proyectiles muy ligeros y de alta energía se aceleran hacia objetivos muy pesados ​​( actínidos ), dando lugar a núcleos compuestos con alta energía de excitación (~ 40-50  MeV ) que pueden fisionarse o, alternativamente, evaporar varios (3 a 5 ) neutrones. En las reacciones de fusión fría (que utilizan proyectiles más pesados, generalmente del cuarto período , y objetivos más ligeros, generalmente plomo y bismuto ), los núcleos fusionados producidos tienen una energía de excitación relativamente baja (~ 10-20 MeV), lo que disminuye la probabilidad de que estos los productos sufrirán reacciones de fisión. A medida que los núcleos fusionados se enfrían hasta el estado fundamental , requieren la emisión de solo uno o dos neutrones. Sin embargo, las reacciones de fusión en caliente tienden a producir más productos ricos en neutrones porque los actínidos tienen las proporciones de neutrones a protones más altas de todos los elementos que actualmente se pueden producir en cantidades macroscópicas, y actualmente es el único método para producir los elementos superpesados ​​a partir de flerovium. (elemento 114) en adelante.

Ununennium y unbinilium (elementos 119 y 120) son los elementos con menor número atómico que aún no han sido sintetizados: todos los elementos precedentes han sido sintetizados, culminando en oganesson (elemento 118), el elemento más pesado conocido, que completa la séptima fila. de la tabla periódica. Los intentos de sintetizar los elementos 119 y 120 empujan los límites de la tecnología actual, debido a las secciones transversales decrecientes de las reacciones de producción y sus vidas medias probablemente cortas , que se espera sean del orden de microsegundos. Los elementos más pesados ​​probablemente tendrían una vida demasiado corta para ser detectados con la tecnología actual: se descompondrían en un microsegundo, antes de llegar a los detectores.

Anteriormente, una ayuda importante (caracterizada como "balas de plata") en la síntesis de elementos superpesados provenía de las capas nucleares deformadas alrededor del hasio -270 que aumentaban la estabilidad de los núcleos circundantes y la existencia del isótopo calcio cuasi-estable rico en neutrones 48 que podría usarse como proyectil para producir más isótopos ricos en neutrones de elementos superpesados. (Cuanto más rico en neutrones sea un núclido superpesado , más se espera que esté de la buscada isla de estabilidad ). Aun así, los isótopos sintetizados todavía tienen menos neutrones de los que se espera que estén en la isla de estabilidad. Además, el uso de calcio-48 para sintetizar unbinilio requeriría un objetivo de fermio -257, que aún no se puede producir en cantidades suficientemente grandes (actualmente solo se pueden producir picogramos; en comparación, hay miligramos de berkelio y californio disponibles), y en en cualquier caso, tienen un rendimiento menor que usar un objetivo de einstenio con proyectiles de calcio-48 para producir ununennio. Una producción más práctica de más elementos superpesados ​​requeriría proyectiles más pesados ​​que ⁴⁸ Ca, pero esto tiene el inconveniente de dar como resultado reacciones de fusión más simétricas, más frías y con menos probabilidades de éxito.

Intentos de síntesis

Tras su éxito en la obtención de oganesson por la reacción entre ²⁴⁹ Cf y ⁴⁸ Ca en 2006, el equipo del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) en Dubna comenzó experimentos similares en marzo-abril de 2007, con la esperanza de crear unbinilium a partir de núcleos de ⁵⁸ Fe y ²⁴⁴ Pu . El análisis inicial reveló que no se produjeron átomos de unbinilio, lo que proporciona un límite de 400  fb para la sección transversal a la energía estudiada.

²⁴⁴
₉₄Pu
+ ⁵⁸
₂₆Fe
→ ³⁰²
₁₂₀Ubn
* → sin átomos

El equipo ruso planeó actualizar sus instalaciones antes de intentar la reacción nuevamente.

En abril de 2007, el equipo del Centro GSI Helmholtz de Investigación de Iones Pesados en Darmstadt , Alemania , intentó crear unbinilio utilizando uranio -238 y níquel -64:

²³⁸
₉₂U
+ ⁶⁴
₂₈Ni
→ ³⁰²
₁₂₀Ubn
* → sin átomos

No se detectaron átomos, lo que proporciona un límite de 1,6  pb para la sección transversal a la energía proporcionada. El GSI repitió el experimento con mayor sensibilidad en tres corridas separadas en abril-mayo de 2007, enero-marzo de 2008 y septiembre-octubre de 2008, todas con resultados negativos, alcanzando un límite de sección transversal de 90 fb.

En 2011, después de actualizar su equipo para permitir el uso de objetivos más radiactivos, los científicos del GSI intentaron la reacción de fusión bastante asimétrica:

²⁴⁸
₉₆Cm
+ ⁵⁴
₂₄Cr
→ ³⁰²
₁₂₀Ubn
* → sin átomos

Se esperaba que el cambio en la reacción quintuplicaría la probabilidad de sintetizar unbinilio, ya que el rendimiento de tales reacciones depende en gran medida de su asimetría. Aunque esta reacción es menos asimétrica que la reacción de ²⁴⁹ Cf + ⁵⁰ Ti, también crea más isótopos de unbinilio ricos en neutrones que deberían recibir una mayor estabilidad por su proximidad al cierre de la capa en N = 184. Se observaron tres señales el 18 de mayo de 2011; Se consideró una posible asignación a ²⁹⁹ Ubn y sus hijas, pero no se pudo confirmar, y un análisis diferente sugirió que lo que se observó fue simplemente una secuencia aleatoria de eventos.

En agosto-octubre de 2011, un equipo diferente en GSI que utilizó las instalaciones de TASCA probó una reacción nueva, aún más asimétrica:

²⁴⁹
₉₈Cf
+ ⁵⁰
₂₂Ti
→ ²⁹⁹
₁₂₀Ubn
* → sin átomos

Debido a su asimetría, se predijo que la reacción entre ²⁴⁹ Cf y ⁵⁰ Ti sería la reacción práctica más favorable para sintetizar unbinilio, aunque también es algo fría y está más lejos del cierre de la capa de neutrones en N = 184 que cualquiera de los se intentaron otras tres reacciones. No se identificaron átomos de unbinilio, lo que implica una sección transversal límite de 200 fb. Jens Volker Kratz predijo que la sección transversal máxima real para producir unbinilio mediante cualquiera de las cuatro reacciones ²³⁸ U + ⁶⁴ Ni, ²⁴⁴ Pu + ⁵⁸ Fe, ²⁴⁸ Cm + ⁵⁴ Cr o ²⁴⁹ Cf + ⁵⁰ Ti sería de alrededor de 0,1 fb; en comparación, el récord mundial para la sección transversal más pequeña de una reacción exitosa fue de 30 fb para la reacción ²⁰⁹ Bi ( ⁷⁰ Zn, n) ²⁷⁸ Nh , y Kratz predijo una sección transversal máxima de 20 fb para producir ununennio. Si estas predicciones son precisas, entonces sintetizar ununennio estaría en los límites de la tecnología actual, y sintetizar unbinilio requeriría nuevos métodos.

Esta reacción fue investigada nuevamente en abril a septiembre de 2012 en el GSI. Este experimento usó un objetivo de ²⁴⁹ Bk y un haz de ⁵⁰ Ti para producir el elemento 119 , pero dado que ²⁴⁹ Bk decae a ²⁴⁹ Cf con una vida media de aproximadamente 327 días, se pudieron buscar simultáneamente los elementos 119 y 120. No se identificaron átomos, lo que implica un límite de sección transversal de 200 fb para la reacción de ²⁴⁹ Cf + ⁵⁰ Ti.

El equipo ruso del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Dubna , Rusia, planeó realizar un experimento antes de 2012, y no se publicaron resultados, lo que implica claramente que el experimento no se realizó o que no se identificaron átomos de unbinilio.

Nombrar

Nomenclatura de Mendeleev para los elementos sin nombre y sin descubrir llamaría unbinilio eka- radio . Las recomendaciones de la IUPAC de 1979 lo denominan temporalmente unbinilium (símbolo Ubn ) hasta que se descubre, se confirma el descubrimiento y se elige un nombre permanente. Aunque los nombres sistemáticos de la IUPAC se utilizan ampliamente en la comunidad química en todos los niveles, desde las aulas de química hasta los libros de texto avanzados, los científicos que trabajan teórica o experimentalmente con elementos superpesados ​​suelen llamarlo "elemento 120", con el símbolo E120 , (120) o 120. .

Propiedades previstas

Estabilidad nuclear e isótopos

Un gráfico de estabilidad de nucleidos tal como lo utilizó el equipo de Dubna en 2010. Los isótopos caracterizados se muestran con bordes. Más allá del elemento 118 (oganesson, el último elemento conocido), se espera que la línea de nucleidos conocidos entre rápidamente en una región de inestabilidad, sin vidas medias de más de un microsegundo después del elemento 121. La región elíptica encierra la ubicación prevista de la isla de estabilidad.

Los orbitales con un número cuántico azimutal elevado aumentan de energía, eliminando lo que de otro modo sería una brecha en la energía orbital correspondiente a una capa de protones cerrada en el elemento 114, como se muestra en el diagrama de la izquierda que no tiene en cuenta este efecto. Esto eleva la siguiente capa de protones a la región alrededor del elemento 120, como se muestra en el diagrama de la derecha, aumentando potencialmente las vidas medias de los isótopos del elemento 119 y 120.

La estabilidad de los núcleos disminuye enormemente con el aumento del número atómico después del curio , el elemento 96, cuya vida media es cuatro órdenes de magnitud más larga que la de cualquier elemento de número superior conocido actualmente. Todos los isótopos con un número atómico superior a 101 sufren desintegración radiactiva con vidas medias de menos de 30 horas. Ningún elemento con número atómico superior a 82 (después del plomo ) tiene isótopos estables. Sin embargo, debido a razones todavía no bien conocido, hay un ligero aumento de la estabilidad nuclear alrededor de los números atómicos 110 - 114 , que conduce a la aparición de lo que se conoce en física nuclear como la " isla de estabilidad ". Este concepto, propuesto por el profesor Glenn Seaborg de la Universidad de California , explica por qué los elementos superpesados ​​duran más de lo previsto.

Se predice que los isótopos de unbinilio tienen vidas medias de desintegración alfa del orden de microsegundos . En un modelo de túnel cuántico con estimaciones de masa de un modelo macroscópico-microscópico, se ha predicho que las semividas de desintegración alfa de varios isótopos de unbinilio ( ^292-304 Ubn) son de alrededor de 1 a 20 microsegundos. Algunos isótopos más pesados ​​pueden ser más estables; Fricke y Waber predijeron que ³²⁰ Ubn sería el isótopo de unbinilio más estable en 1971. Dado que se espera que el unbinilio se descomponga a través de una cascada de desintegraciones alfa que conduzcan a una fisión espontánea alrededor del copernicio , también se predice que las vidas medias totales de los isótopos de unbinilio se medirán en microsegundos. Esto tiene consecuencias para la síntesis de unbinilio, ya que los isótopos con vidas medias inferiores a un microsegundo se desintegrarían antes de llegar al detector. Sin embargo, nuevos modelos teóricos muestran que la brecha de energía esperada entre los orbitales del protón 2f _7/2 (llenado en el elemento 114) y 2f _5/2 (llenado en el elemento 120) es menor de lo esperado, por lo que el elemento 114 ya no parece funcionar. ser una capa nuclear cerrada esférica estable, y esta brecha de energía puede aumentar la estabilidad de los elementos 119 y 120. Ahora se espera que el próximo núcleo doblemente mágico esté alrededor de la esférica ³⁰⁶ Ubb (elemento 122), pero la vida media baja esperada y La sección transversal de baja producción de este nucleido dificulta su síntesis.

Dado que el elemento 120 ocupa el orbital del protón 2f _5/2 , se ha prestado mucha atención al núcleo compuesto ³⁰² Ubn * y sus propiedades. Se han realizado varios experimentos entre 2000 y 2008 en el Laboratorio de Reacciones Nucleares Flerov en Dubna estudiando las características de fisión del núcleo compuesto ³⁰² Ubn *. Se han utilizado dos reacciones nucleares, a saber, ²⁴⁴ Pu + ⁵⁸ Fe y ²³⁸ U + ⁶⁴ Ni. Los resultados han revelado cómo núcleos como esta fisión expulsan predominantemente núcleos de capa cerrada como ¹³² Sn ( Z  = 50, N  = 82). También se encontró que el rendimiento de la vía de fusión-fisión fue similar entre proyectiles ⁴⁸ Ca y ⁵⁸ Fe, lo que sugiere un posible uso futuro de proyectiles ⁵⁸ Fe en la formación de elementos superpesados.

En 2008, el equipo de GANIL , Francia, describió los resultados de una nueva técnica que intenta medir la vida media de fisión de un núcleo compuesto con alta energía de excitación, ya que los rendimientos son significativamente más altos que los de los canales de evaporación de neutrones. También es un método útil para probar los efectos de los cierres de caparazón sobre la capacidad de supervivencia de los núcleos compuestos en la región superpesada, que puede indicar la posición exacta de la siguiente capa de protón ( Z  = 114, 120, 124 o 126). El equipo estudió la reacción de fusión nuclear entre los iones de uranio y un objetivo de níquel natural:

²³⁸
₉₂U
+ ^nat
₂₈Ni
→ ^{296,298,299,300,302}
₁₂₀Ubn
* → fisión

Los resultados indicaron que los núcleos de unbinilium se produjeron a una energía de excitación alta (~ 70 MeV) que se sometió a fisión con vidas medias mensurables de poco más de ^10-18 s. Aunque es muy corto (de hecho, insuficiente para que el elemento sea considerado por la IUPAC , porque un núcleo compuesto no tiene estructura interna y sus nucleones no se han dispuesto en capas hasta que ha sobrevivido durante ^10-14  s, cuando forma una nube electrónica ), la capacidad de medir dicho proceso indica un fuerte efecto de capa en Z  = 120. A menor energía de excitación (ver evaporación de neutrones), el efecto de la capa se mejorará y se puede esperar que los núcleos en estado fundamental tengan una mitad relativamente larga. -vidas. Este resultado podría explicar parcialmente la vida media relativamente larga de ²⁹⁴ Og medida en experimentos en Dubna. Experimentos similares han indicado un fenómeno similar en el elemento 124, pero no para el flerovium , lo que sugiere que la próxima capa de protones se encuentra más allá del elemento 120. En septiembre de 2007, el equipo de RIKEN comenzó un programa que utiliza objetivos de ²⁴⁸ Cm y ha indicado futuros experimentos para sondear la posibilidad de que 120 sea el próximo número mágico de protones (y 184 sea el siguiente número mágico de neutrones) utilizando las reacciones nucleares antes mencionadas para formar ³⁰² Ubn *, así como ²⁴⁸ Cm + ⁵⁴ Cr. También planearon trazar aún más la región investigando los núcleos compuestos cercanos ²⁹⁶ Og *, ²⁹⁸ Og *, ³⁰⁶ Ubb * y ³⁰⁸ Ubb *.

Atómico y físico

Siendo el segundo elemento del período 8 , se predice que el unbinilio es un metal alcalinotérreo, por debajo del berilio , magnesio , calcio , estroncio , bario y radio . Cada uno de estos elementos tiene dos electrones de valencia en el orbital s más externo (configuración de electrones de valencia n s ² ), que se pierde fácilmente en las reacciones químicas para formar el estado de oxidación +2 : por lo tanto, los metales alcalinotérreos son elementos bastante reactivos , con el excepción del berilio debido a su pequeño tamaño. Se predice que unbinilium continuará la tendencia y tendrá una configuración de electrones de valencia de 8s ² . Por tanto, se espera que se comporte de forma muy parecida a sus congéneres más ligeros ; sin embargo, también se prevé que difiera de los metales alcalinotérreos más ligeros en algunas propiedades.

La razón principal de las diferencias predichas entre el unbinilio y los otros metales alcalinotérreos es la interacción espín-órbita (SO) , la interacción mutua entre el movimiento y el espín de los electrones . La interacción SO es especialmente fuerte para los elementos superpesados ​​porque sus electrones se mueven más rápido, a velocidades comparables a la velocidad de la luz, que los de los átomos más ligeros. En los átomos de unbinilio, reduce los niveles de energía de los electrones 7p y 8s, estabilizando los electrones correspondientes, pero dos de los niveles de energía de los electrones 7p están más estabilizados que los otros cuatro. El efecto se denomina división de subcapa, ya que divide la subcapa 7p en partes más estabilizadas y menos estabilizadas. Los químicos computacionales entienden la división como un cambio del segundo número cuántico ( azimutal ) l de 1 a 1/2 y 3/2 para las partes más estabilizadas y menos estabilizadas de la subcapa 7p, respectivamente. Por lo tanto, los electrones 8s externos del unbinilio se estabilizan y se vuelven más difíciles de eliminar de lo esperado, mientras que los electrones 7p _3/2 se desestabilizan correspondientemente, lo que quizás les permite participar en reacciones químicas. Esta estabilización del orbital s más externo (ya significativo en radio) es el factor clave que afecta la química del unbinilio y hace que todas las tendencias de las propiedades atómicas y moleculares de los metales alcalinotérreos cambien de dirección después del bario.

Radios atómicos empíricos (Na-Cs, Mg-Ra) y pronosticados (Fr-Uhp, Ubn-Uhh) de los metales alcalinos y alcalinotérreos del tercer al noveno período , medidos en angstroms

Energía de ionización empírica (Na – Fr, Mg – Ra) y predicha (Uue – Uhp, Ubn – Uhh) de los metales alcalinos y alcalinotérreos del tercer al noveno período, medida en electronvoltios

Debido a la estabilización de sus electrones externos 8s, se predice que la primera energía de ionización del unbinilio, la energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo neutro, será de 6,0 eV, comparable a la del calcio. Se predice que el electrón del átomo de unbinilio similar al hidrógeno, oxidado para tener un solo electrón, Ubn ^{119+, se} moverá tan rápido que su masa es 2.05 veces la de un electrón inmóvil, una característica que proviene de los efectos relativistas . A modo de comparación, la cifra del radio similar al hidrógeno es 1,30 y la cifra del bario similar al hidrógeno es 1,095. Según simples extrapolaciones de las leyes de la relatividad, eso indica indirectamente la contracción del radio atómico en torno a las 200  pm , muy cercana a la del estroncio (215 pm); el radio iónico del ion Ubn ²⁺ también se reduce correspondientemente a 160 pm. También se espera que la tendencia en la afinidad electrónica invierta la dirección de manera similar en el radio y el unbinilio.

Unbinilium debe ser un sólido a temperatura ambiente, con punto de fusión 680 ° C: esto continúa la tendencia a la baja del grupo, siendo menor que el valor de 700 ° C para el radio. Se espera que el punto de ebullición del unbinilio sea de alrededor de 1700 ° C, que es más bajo que el de todos los elementos anteriores del grupo (en particular, el radio hierve a 1737 ° C), siguiendo la tendencia periódica descendente. Se ha predicho que la densidad del unbinilio será de 7 g / cm ³ , continuando la tendencia de aumentar la densidad en el grupo: el valor del radio es de 5,5 g / cm ³ .

Químico

Se predice que la química del unbinilio será similar a la de los metales alcalinotérreos, pero probablemente se comportaría más como calcio o estroncio que como bario o radio. Al igual que el estroncio, el unbinilio debe reaccionar vigorosamente con el aire para formar un óxido (UbnO) y con el agua para formar el hidróxido (Ubn (OH) ₂ ), que sería una base fuerte y liberaría gas hidrógeno . También debería reaccionar con los halógenos para formar sales como UbnCl ₂ . Si bien estas reacciones se esperarían de las tendencias periódicas , su menor intensidad es algo inusual, ya que ignorando los efectos relativistas, las tendencias periódicas predecirían que el unbinilio sería incluso más reactivo que el bario o el radio. Esta reactividad reducida se debe a la estabilización relativista del electrón de valencia del unbinilio, aumentando la primera energía de ionización del unbinilio y disminuyendo los radios metálico e iónico ; este efecto ya se ve para el radio. la química del unbinilio en el estado de oxidación +2 debería ser más similar a la química del estroncio que a la del radio. Por otro lado, se predice que el radio iónico del ion Ubn ²⁺ será mayor que el de Sr ²⁺ , porque los orbitales 7p están desestabilizados y, por lo tanto, son más grandes que los orbitales p de las capas inferiores. Unbinilium también puede mostrar el estado de oxidación +4 , que no se ve en ningún otro metal alcalinotérreo, además del estado de oxidación +2 que es característico de los otros metales alcalinotérreos y es también el estado de oxidación principal de todos los alcalinos conocidos. metales terrestres: esto se debe a la desestabilización y expansión del espinor 7p _3/2 , lo que hace que sus electrones más externos tengan una energía de ionización más baja de lo que se esperaría de otro modo. El estado +1 también puede ser aislable. Se espera que muchos compuestos de unbinilio tengan un gran carácter covalente , debido a la participación de los electrones 7p _3/2 en el enlace: este efecto también se observa en menor medida en el radio, que muestra una contribución de 6s y 6p _3/2 a la unión en fluoruro de radio (RaF ₂ ) y astatido (RaAt ₂ ), lo que da como resultado que estos compuestos tengan un carácter más covalente. Se predice que el potencial de reducción estándar del par Ubn ²⁺ / Ubn sea −2,9 V, que es casi exactamente el mismo que el del par Sr ²⁺ / Sr de estroncio (−2,899 V).

En la fase gaseosa, los metales alcalinotérreos no suelen formar moléculas diatómicas enlazadas covalentemente como lo hacen los metales alcalinos, ya que tales moléculas tendrían el mismo número de electrones en los orbitales enlazantes y antienlazantes y tendrían energías de disociación muy bajas . Por lo tanto, el enlace M – M en estas moléculas es predominantemente a través de las fuerzas de van der Waals . Las longitudes de los enlaces metal-metal en estas moléculas de M ₂ aumentan en el grupo desde Ca ₂ hasta Ubn ₂ . Por otro lado, sus energías de disociación de enlaces metal-metal generalmente aumentan de Ca ₂ a Ba ₂ y luego caen a Ubn ₂ , que debería ser la unión más débil de todas las moléculas homodiatómicas del grupo 2. La causa de esta tendencia es la participación creciente de los electrones p _3/2 y d, así como del orbital s contraído relativistamente. A partir de estas energías de disociación M ₂ , se predice que la entalpía de sublimación (Δ H _sub ) del unbinilio será de 150 kJ / mol.

El enlace Ubn- Au debería ser el más débil de todos los enlaces entre el oro y un metal alcalinotérreo, pero aún así debería ser estable. Esto da entalpías de adsorción extrapoladas de tamaño mediano (−Δ H _ads ) de 172 kJ / mol en oro (el valor del radio debe ser 237 kJ / mol) y 50 kJ / mol en plata , el más pequeño de todos los metales alcalinotérreos, que demostrar que sería factible estudiar la adsorción cromatográfica de unbinilio sobre superficies hechas de metales nobles . Los valores de los _{anuncios de} Δ H _sub y −Δ H están correlacionados para los metales alcalinotérreos.

Ver también

• Isla de estabilidad : flerovium - unbinilium - unbihexium

Notas

Referencias

Bibliografía

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