Seaborgi

El seaborgi és un element químic sintètic el símbol del qual és Sg i el seu nombre atòmic és 106. A la taula periòdica ocupa una posició al 7è període i forma part dels elements de transició del grup 6 i El seaborgi està anomenat en honor del físic i químic nord-americà Glenn T. Seaborg, descobridor de 10 elements transurànids i pioner en la física nuclear.

Seaborgi
106Sg
dubni ← seaborgi → bohri W ↑ Sg ↓ (Upo) Taula periòdica
Aspecte
Desconegut
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Seaborgi, Sg, 106
Categoria d'elements	Metalls de transició
Grup, període, bloc	6, 7, d
Pes atòmic estàndard	[269]
Configuració electrònica	[Rn] 5f14 6d4 7s2 (predit)[1] 2, 8, 18, 32, 32, 12, 2 (predit)
Propietats físiques
Fase	Sòlid (predit[2])
Densitat (prop de la t. a.)	35,0 (predit)[1][3] g·cm−3
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	6, 5, 4, 3 (només els estats d'oxidació en negreta es coneixen experimentalment)
Energies d'ionització (més)	1a: 757,4 (estimat)[1] kJ·mol−1
	2a: 1.732,9 (estimat)[1] kJ·mol−1
	3a: 2.483,5 (estimat)[1] kJ·mol−1
Radi atòmic	132 (predit)[1] pm
Radi covalent	143 (estimat)[4] pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina	Cúbica centrada en el cos (predit)[2]
Nombre CAS	54038-81-2
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del seaborgi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD 271Sg sin 1,9 min 67% α 8,54 267Rf 33% FE 269Sg sin 2,1 min α 8,56 265Rf 267Sg sin 1,4 min 17% α 8,20 263Rf 83% FE 265mSg sin 16,2 s α 8,70 261mRf 265Sg sin 8,9 s α 8,90 8,84 8,76 261Rf Només s'inclouen els isòtops de semivida superior als 5 segons

Història

Tant el reconeixement de la síntesi del seaborgi com l'assignació d'un nom foren objecte d'una llarga controvèrsia, a causa de la competència entre investigadors soviètics i estatunidencs en els anys finals de la Guerra Freda.^[5] Al juny de 1974, un equip d'investigadors de l'Institut de Recerca Nuclear de Dubnà, aleshores Unió Soviètica, encapçalats per Iuri Oganessian (1933), anuncià que havien obtingut i identificat l'element 106 mitjançant el bombardeig dels isòtops plom 207 i plom 208 amb crom 54.^[6] Les reaccions són:^[5]

$${\displaystyle {\ce {^207_82Pb + ^54_24Cr -> ^260_106Sg + ^1_0n}}}$$$${\displaystyle {\ce {^208_82Pb + ^54_24Cr -> ^260_106Sg + 2 ^1_0n}}}$$

El setembre d'aquest mateix any, un grup d'investigadors estatunidencs de la Universitat de Califòrnia a Berkeley i de Laboratori Nacional Lawrence Livermore, dirigit per Albert Ghiorso (1915-2010), informaren de l'obtenció i identificació de l'isòtop 263 del mateix element,^[7] amb una vida mitjana de 0,9 segons, bombardejant californi 249 amb oxigen 18, segons la reacció:^[5]

$${\displaystyle {\ce {^249_98Cf + ^18_8O -> ^263_106Sg + 4 ^1_0n}}}$$

El descobriment fou reclamat pels dos grups d'investigadors i no es va resoldre fins que, en 1992, la Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC) conclogué que ambdós treballs s'havien dut a terme independentment al mateix temps, però que l'únic que demostrava la síntesi del nou element era el de l'equip estatunidenc.^[5]

Glenn T. Seaborg assenyalant el seaborgi

Després de moltes controvèrsies respecte al nom definitiu que se li podia assignar, al març de 1994, en la 207 reunió internacional de la Societat Química Americana en San Diego, decidiren proposar seaborgi en honor del químic estatunidenc Glenn T. Seaborg (1912-1999), co-descobridor de plutoni, americi, curi, berkeli, californi, einsteini, fermi, mendelevi i nobeli, i premi Nobel de Química en 1951. Aquesta decisió fou rebutjada per la IUPAC perquè fins llavors no se li podia assignar a un element el nom d'una persona viva, com era el cas de Seaborg en aquest moment. La American Chemical Society es mantingué ferma amb el nom fins que, finalment, en 1995, la IUPAC l'acceptà, juntament amb el símbol Sg. Fins al dia d'avui, juntament amb l'oganessó, són els únics elements que han estat nomenats en honor d'una persona viva en el moment de la seva assignació.^[5]

Propietats

Grup	6
Període
4	24 Cr
5	42 Mo
6	74 W
7	106 Sb

El seaborgi té una configuració electrònica calculada ${\displaystyle {\ce {[Rn] 5f^14 6d^4 7s^2}}}$. És d'esperar que sigui sòlid en condicions normals, amb una estructura cristal·lina cúbica centrada en el cos similar al tungstè, l'element anterior del seu grup, el 6, en la taula periòdica, format per crom, molibdè i tungstè, i probablement la seva química és similar a la dels dos darrers. Tots ells presenten l'estat d'oxidació +6 i els triòxids són solubles en àlcalis per a donar oxoanions. L'estabilitat de l'estat d'oxidació 6 augmenta en descendir en el grup, per la qual cosa aquest hauria de ser l'estat d'oxidació més estable de l'element. De fet, aquest és l'únic estat d'oxidació que es coneix experimentalment, a més del zero. Els estats +5 i +4 haurien de ser menys estables i l'estat +3, el més comú per al crom, hauria de ser el menys estable per al seaborgi. Els hexahalogenurs se suposa que seran inestables, i s'espera una major estabilitat de l'hexabromur, ${\displaystyle {\ce {SgBr6}}}$.^[5]

Característiques físiques

S'espera que el seaborgi sigui sòlid en condicions normals i assumeixi una estructura cristal·lina cúbica centrat en el cos, similar al seu més lleuger congènere el tungstè (també anomenat wolframi).^[8] Les primeres prediccions van estimar que hauria de ser un metall molt pesat amb una densitat al voltant de 35.0 g/cm³,^[9] però càlculs el 2011 i el 2013 van predir un valor una mica més baix de 23–24 g/cm³.^[10][11]

Isòtops

S'han obtingut fins a 18 isòtops radioactius del seaborgi, ja sigui mitjançant la fusió de dos àtoms o mitjançant la descomposició d'elements més pesants (hassi 269, darmstadti 271 i copernici 275).^[12] Exemple d'aquest darrer cas hi ha la desintegració del hassi 269 en seaborgi 265 per emissió d'una partícula alfa:^[13]

$${\displaystyle {\ce {^269_108Hs -> ^265_106Sb + ^4_2He}}}$$

Els isòtops de seaborgi tenen nombres màssics des de 258 fins a 273 i amb períodes de semidesintegració des de 2,9 ms (${\displaystyle {\ce {^258Sg}}}$) fins a 3,1 min (${\displaystyle {\ce {^269Sg}}}$). Els més pesants ${\displaystyle {\ce {^267Sg}}}$, ${\displaystyle {\ce {^269Sg}}}$ i ${\displaystyle {\ce {^271Sg}}}$, són els més longeus, amb períodes de semidesintegració d'alguns minuts. Dels isòtops ${\displaystyle {\ce {^265Sg}}}$ i ${\displaystyle {\ce {^271Sg}}}$, solament se'n coneixen estats metaestables.^[14]

Els elements superpesats com el seaborgi es produeixen bombardejant elements més lleugers en acceleradors de partícules que indueixen reaccions de fusió. Mentre que la majoria dels isòtops de seaborgi es poden sintetitzar directament d'aquesta manera, alguns de més pesats només s'han observat com a productes de descomposició d'elements amb nombres atòmics més alts.^[15]

Depenent de les energies involucrades, les reaccions de fusió que generen elements superpesats se separen en "calents" i "fredes". En les reaccions de fusió en calent, els projectils molt lleugers i d'alta energia s'acceleren cap a objectius molt pesats (actínids), cosa que dóna lloc a nuclis compostos amb alta energia d'excitació (~40–50 MeV) que es poden fisionar o evaporar diversos (3 a 5) neutrons.^[15] En les reaccions de fusió en fred, els nuclis fusionats produïts tenen una energia d'excitació relativament baixa (~10–20 MeV), fet que disminueix la probabilitat que aquests productes pateixin reaccions de fissió. l'estat fonamental requereixen l'emissió de només un o dos neutrons i, per tant, permeten la generació de més productes rics en neutrons.^[16] Eaquest últim és un concepte diferent d'aquell en què la fusió nuclear pretenia aconseguir-se en condicions de temperatura ambient (vegeu fusió freda).^[17]

El seaborgi no té isòtops estables o naturals. S'han sintetitzat diversos isòtops radioactius al laboratori, ja sigui mitjançant la fusió de dos àtoms o mitjançant l'observació de la descomposició d'elements més pesants. S'han informat dotze isòtops diferents de seaborgi amb masses atòmiques 258–267, 269 i 271, tres dels quals, seaborgi-261, 263 i 265, tenen estats metaestables coneguts. Tots aquests decauen només a través de la desintegració alfa i la fissió espontània, amb l'única excepció del seaborgi-261 que també pot patir captura d'electrons a dubni-261.^[18]

Hi ha una tendència cap a l'augment de la vida mitjana dels isòtops més pesants; per tant, els tres isòtops més pesats coneguts, 267Sg, 269Sg i 271Sg, també són els més longeus, amb vides mitjanes en minuts. Es prediu que alguns altres isòtops en aquesta regió tindran vides mitjanes comparables o fins i tot més llargues. A més, 263Sg, 265Sg i 265mSg tenen vides mitjanes mesurades en segons. Tots els isòtops restants tenen vides mitjanes mesurades en mil·lisegons, amb l'excepció de l'isòtop de vida més curta, 261 mSg, amb una vida mitjana de només 92 microsegons.^[18]

Els isòtops rics en protons de ²⁵⁸Sg a ²⁶¹Sg es van produir directament per fusió en fred; tots els isòtops més pesats es van produir a partir de la desintegració alfa repetida dels elements més pesats hassium, darmstadtium i flerovium, amb l'excepció dels isòtops ^263mSg, ²⁶⁴Sg, ²⁶⁵Sg i ^265mSg, que es van produir directament per fusió en calent mitjançant la irradiació d'objectius d'actínids. Els dotze isòtops de seaborgi tenen vides mitjanes que van des de 92 microsegons per a 261 mSg fins a 14 minuts per 269 Sg.^[19][18]

Llista d'isòtops del seaborgi

Isòtop	Vida mitjana [18][20]	Mode de decaïment[18][20]	Any de descobriment	Reacció
258Sg	00000003 !3 ms	SF	1994	209Bi(51V,2n)
259Sg	00006 !600 ms	α	1985	207Pb(54Cr,2n)
260Sg	00000004 !4 ms	SF, α	1985	208Pb(54Cr,2n)
261Sg	00002 !200 ms	α, EC, SF	1985	208Pb(54Cr,n)
261mSg	00000000092 !92 μs	IT	2009	208Pb(54Cr,n)
262Sg	0000007 !7 ms	SF, α	2001	270Ds(—,2α)
263Sg	0001 !1 s	α	1994	271Ds(—,2α)
263mSg	000012 !120 ms	α, SF	1974	249Cf(18O,4n)
264Sg	0000037 !37 ms	SF	2006	238U(34Si,4n)
265Sg	0008 !8 s	α	1993	248Cm(22Ne,5n)
265mSg	00162 !16.2 s	α	1993	248Cm(22Ne,5n)
266Sg	000036 !360 ms	SF	2004	270Hs(—,α)
267Sg	0084 !1.4 min	SF, α	2004	271Hs(—,α)
269Sg	0840 !14 min	α	2010	285Fl(—,4α)
271Sg	0144 !2.4 min	α	2003	287Fl(—,4α)

Referències

1. Haire, Richard G. «Transactinides and the future elements». A: The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. 3a edició. Dordrecht (Països Baixos): Springer Science+Business Media, 2006. ISBN 1-4020-3555-1.
2. Östlin, A.; Vitos, L. «First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals». Physical Review B, 84, 11, 2011. Bibcode: 2011PhRvB..84k3104O. DOI: 10.1103/PhysRevB.84.113104.
3. Fricke, Burkhard «Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties». Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry, 21, 1975, pàg. 89–144. DOI: 10.1007/BFb0116498 [Consulta: 4 octubre 2013].
4. Chemical Data. Seaborgium - Sg, Royal Chemical Society
5. Beitia Gómez de Segura, J.I. «Z = 106, seaborgio, Sg. Primer elemento nombrado en honor de una persona viva». An. Quím., 115, 2, 2019, pàg. 168. Arxivat de l'original el 2020-02-07 [Consulta: 13 abril 2020].
6. Oganessian, Yu.Ts.; Demin, A.G.; Iljinov, A.S.; Tretyakova, S.P.; Pleve, A.A. «Experiments on the synthesis of neutron-deficient kurchatovium isotopes in reactions induced by 50Ti Ions». Nuclear Physics A, 239, 1, 2-1975, pàg. 157–171. DOI: 10.1016/0375-9474(75)91140-9. ISSN: 0375-9474.
7. Ghiorso, A.; Nitschke, J. M.; Alonso, J. R.; Alonso, C. T.; Nurmia, M. «Element 106». Physical Review Letters, 33, 25, 16-12-1974, pàg. 1490–1493. DOI: 10.1103/PhysRevLett.33.1490.
8. Östlin, A.; Vitos, L. «"First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals"». Physical Review B. 84 (11): 113104.,  2011. 10.1103/PhysRevB.84.1131042011PhRvB..84k3104O.
9. Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria «"Transactinides and the future elements". In Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.)» (en anglès). [Dordrecht, The Netherlands],  2006.
10. Gyanchandani, Jyoti; Sikka, S. K. «"Physical properties of the 6 d -series elements from density functional theory: Close similarity to lighter transition metals"» (en anglès). Physical Review B. 83 (17): 172101, 10-05-2011. 10.1103/PhysRevB.83.1721012011PhRvB..83q2101G.
11. Kratz; Lieser «{{{título}}}» (en anglès). Nuclear and Radiochemistry: Fundamentals and Applications (3rd ed.), 2013, pàg. 631.
12. Moody, K.J.. «Synthesis of Superheavy Elements». A: Matthias Schädel, Dawn Shaughnessy. The Chemistry of Superheavy Elements (en anglès). 2a edició. Berlín: Springer Science & Business Media, 2014. ISBN 978-3-642-37466-1.
13. «Isotope data for hassium-269 in the Periodic Table». [Consulta: 14 abril 2020].
14. «Nudat 2» (en anglès). National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. [Consulta: 13 abril 2020].
15. Barber, Robert C.; Gäggeler, Heinz W.; Karol, Paul J.; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich «Discovery of the element with atomic number 112 (IUPAC Technical Report)». Pure and Applied Chemistry, vol. 81, 7, 2009, pàg. 1331. DOI: 10.1351/PAC-REP-08-03-05.
16. Armbruster, Peter; Munzenberg, Gottfried «Creating superheavy elements». Scientific American, vol. 34, 1989, pàg. 36–42.
17. Fleischmann, Martin; Pons, Stanley «Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium». Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry, vol. 261, 2, 1989, pàg. 301–308. DOI: 10.1016/0022-0728(89)80006-3.
18. Sonzogni, Alejandro. «Interactive Chart of Nuclides» (en anglès). National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Arxivat de l'original el 2018-06-12. [Consulta: 6 juny 2008].
19. Utyonkov, V. K.; Brewer, N. T.; Oganessian, Yu. Ts.; Rykaczewski, K. P.; Abdullin, F. Sh.; Dimitriev, S. N.; Grzywacz, R. K.; Itkis, M. G.; Miernik, K.; Polyakov, A. N.; Roberto, J. B.; Sagaidak, R. N.; Shirokovsky, I. V.; Shumeiko, M. V.; Tsyganov, Yu. S.; Voinov, A. A.; Subbotin, V. G.; Sukhov, A. M.; Karpov, A. V.; Popeko, A. G.; Sabel'nikov, A. V.; Svirikhin, A. I.; Vostokin, G. K.; Hamilton, J. H.; Kovrinzhykh, N. D.; Schlattauer, L.; Stoyer, M. A.; Gan, Z.; Huang, W. X.; Ma, L «"Neutron-deficient superheavy nuclei obtained in the 240Pu+48Ca reaction"» (en anglès). Physical Review C. 97 (14320): 014320, 30 enero 2018. 10.1103/PhysRevC.97.0143202018PhRvC..97a4320U.
20. Gray, Theodore. «The Photographic Periodic Table of the Elements». periodictable.com, 2002–2010. [Consulta: 16 novembre 2012].

Enllaços externs

• Los Alamos National Laboratory - Seaborgi Arxivat 2010-12-12 a Wayback Machine. (anglès)
• webelements.com - Seaborgi (anglès)
• environmentalchemistry.com - Seaborgi (anglès)
• It's elemental - Seaborgi (anglès)

En altres projectes de Wikimedia:
Commons	Commons (Galeria)
Commons	Commons (Categoria)

Viccionari