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El Oganesón, de símbolo Og y número atómico 118, es un elemento químico también conocido como ununoctio (Uuo) según la denominación sistemática de la IUPAC. En los textos científicos, se le llama elemento 118. El Oganesón fue creado en 2002 en Rusia, en el Instituto Unificado de Investigaciones Nucleares (JINR), gracias a la reacción química 249Cf(48Ca, 3n)294Og. Este elemento sintético no existe en estado natural y ha sido creado en laboratorio utilizando aceleradores de partículas para fusionar núcleos atómicos. Durante su descubrimiento, los científicos lograron producir tres núcleos de Oganesón cuyo período de desintegración es inferior a un milisegundo. Debido a esta inestabilidad de los isótopos, sigue siendo difícil estudiar las propiedades físicas y químicas de este elemento. Toda la información sobre el Oganesón proviene de modelos teóricos y cálculos.
El nombre ununoctio fue dado a este elemento en los años sesenta. Inicialmente, el ununoctio se denominaba eka-emanación (eka-Em), que significa emanación. A veces, se representaba como eka-Rn o eka-radón, ya que estaba situado justo debajo del radón en la tabla periódica de los elementos. En 1979, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomendó un nuevo nombre para este elemento, basado en su número atómico. El nuevo nombre recomendado era “un-un-oct-io”, que se basa en las tres cifras del número atómico del elemento. Esta denominación temporal se utiliza a menudo para designar un elemento químico que aún no ha sido observado o caracterizado de manera experimental. La denominación tiene un origen greco-latino: “un-un-oct” que significa literalmente “un-un-ocho”. Por otro lado, el sufijo “-io” es común en la nomenclatura de los elementos químicos.
Este elemento ha sido observado y estudiado por dos equipos de investigadores, un equipo ruso y un equipo estadounidense, que no lograron ponerse de acuerdo sobre el nombre a darle. De hecho, como la caracterización de este elemento aún no había sido validada por la IUPAC, el término “ununoctio” se utilizó durante mucho tiempo antes de su denominación oficial como “Oganesón”.
Ambos equipos intentaron atribuir un nombre oficial al ununoctio. El equipo estadounidense del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore quiso llamarlo Ghiorsio (Gh) en homenaje al director del equipo, Albert Ghioso. Esta propuesta no fue aceptada. Cuando el equipo ruso del Laboratorio de Reacciones Nucleares Flerov (FLNR) anunció que también había descubierto este elemento en 2006, propusieron varios nombres posibles. El primero era Dubnadio (Dn), pero siendo demasiado similar al Dubnio (Db), la idea fue abandonada. El segundo era Flyorio, en homenaje a Georgy Flyorov, fundador de su laboratorio. Finalmente, la última propuesta fue Moscovio, debido a la proximidad de su laboratorio con Moscú. El director del laboratorio ruso declaró que su equipo tenía derecho a atribuir el nombre del elemento bajo el pretexto de que el FLNR era el único lugar del mundo capaz de realizar este experimento.
El 30 de diciembre de 2015, la IUPAC validó oficialmente su descubrimiento. En noviembre de 2016, fue nombrado Oganesón en honor al director del Laboratorio de Reacciones Nucleares Flerov, Yuri Oganessian. Este laboratorio es conocido por su producción de elementos superpesados. El Oganesón es así el segundo elemento cuyo nombre se inspira en una persona viva, después del seaborgio.
La isla de estabilidad es una zona hipotética de la tabla periódica de los elementos donde los núcleos superpesados serían más estables y radiactivos por períodos más largos que los existentes. Su descubrimiento permitiría crear nuevos elementos superpesados útiles en diversos campos de la investigación y la industria.
La búsqueda de estos nuevos elementos fue relanzada hacia finales del siglo XX. En 1998, el flerovio, de número atómico 114, fue sintetizado en el Instituto Unificado de Investigaciones Nucleares de Dubna, en Rusia. Robert Smolanczuk, físico polaco, publicó cálculos para crear núcleos superpesados fusionando núcleos atómicos. Propuso fusionar un núcleo de plomo con un núcleo de kriptón para crear el Oganesón:
8636Kr + 20882Pb ⟶ 293118Og + 10n.
Sin embargo, al año siguiente, los resultados fueron desmentidos, ya que nadie más pudo reproducir el experimento. En efecto, resultó que los resultados habían sido falsificados por el autor del estudio, Victor Ninov.
El Oganesón fue anunciado oficialmente en 2006 tras la alianza del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Estados Unidos y el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Rusia. Observaron de manera indirecta núcleos de Oganesón (294Og) obtenidos mediante la colisión de iones de calcio 48 sobre átomos de californio 24926,27,28,29,30. Esta reacción produjo un núcleo de 294Og. En 2005, estas observaciones permitieron obtener la siguiente fórmula:
4820Ca + 24998Cf ⟶ 297118Og* ⟶ 294118Og + 310n.
La fusión nuclear es el proceso por el cual dos núcleos atómicos ligeros se combinan para formar un núcleo más pesado. Este proceso libera una gran cantidad de energía, que se utiliza en las centrales nucleares para producir electricidad. Sin embargo, la fusión nuclear es un mecanismo muy difícil de realizar, ya que requiere condiciones extremas de temperatura y presión. En el caso del Oganesón, el experimento de fusión nuclear duró cuatro meses antes de que los investigadores observaran la primera firma de desintegración de un núcleo. Los investigadores enviaron aproximadamente 2,5 × 1019 iones de calcio 48 sobre el californio 249. Como la probabilidad de una falsa detección se estimó en menos de una por cien mil, esta observación fue aceptada. En total, se observaron tres núcleos de 294118 (núcleos con 294 nucleones, de los cuales 118 protones) en proceso de desintegración. Esto permitió a los investigadores estimar la energía de desintegración de este isótopo en 11,65 ± 0,06 MeV, y su período radiactivo en 0,89ms.
Después del envío de los iones de calcio sobre un objetivo de californio, las reacciones nucleares pueden producir núcleos de Uuo. Para detectar estas desintegraciones sucesivas, los científicos utilizan detectores sensibles a las partículas alfa. Siguiendo la cadena de desintegración α, se constata que los núcleos de 294118 se descomponen en livermorio (290Lv). Este último se desintegra en otros dos núcleos: el flerovio (286Fl) que tiene un período de 10 ms y una energía de 10,80 MeV, y el copernicio (282Cn) que posee un período de 0,16 s y una energía de 10,16 MeV.
Los isótopos del Oganesón son pesados, inestables y se desintegran fácilmente. De hecho, los elementos químicos con un número atómico superior a 82 no tienen ningún isótopo estable, y aquellos con un número atómico superior a 101 tienen un período radiactivo muy corto.
Según las teorías MM (microscopic-macroscopic) y RMF (campo medio relativista), los núcleos atómicos pueden ser más estables si tienen un “número mágico” de neutrones y protones, designando así una configuración particular. Estas teorías pretenden que esta isla de estabilidad se sitúa alrededor de los nucléidos que tienen 184 neutrones y un número mágico de protones, ya sea 114, 120, 122 o 126, dependiendo de los modelos y parámetros utilizados. El elemento 118 también está situado alrededor de esta región privilegiada. Su isótopo conocido, que tiene 118 protones y 176 neutrones, tiene un período radiactivo ligeramente superior al esperado.
Estudios han mostrado que algunos isótopos del Oganesón podrían tener un período radiactivo más largo que el del 294Og sintetizado. Se trata especialmente de los isótopos 293, 295, 296, 297, 298, 300 y 302. Otros isótopos más pesados, como el 313Og, podrían incluso tener un período radiactivo superior a un milisegundo.
El Oganesón pertenece a la familia de los gases nobles como el helio, el neón y el argón. Los gases nobles tienen una particularidad: su capa externa de electrones está completa, lo que los hace muy estables y poco reactivos con otros elementos. El Oganesón debería ser, por tanto, un elemento muy estable y poco reactivo como los otros gases nobles. Sin embargo, científicos han descubierto que este elemento podría ser más reactivo de lo previsto. Esto se debe a fenómenos cuánticos que perturban su estabilidad. Los electrones del Oganesón pueden tener un comportamiento particular debido a un efecto llamado “acoplamiento espín-órbita”, que está relacionado con la manera en que los electrones giran y se mueven. Los electrones del Oganesón se mueven muy rápidamente alrededor del núcleo y están sometidos a un campo eléctrico intenso. Esto puede provocar un fuerte acoplamiento entre su espín y su órbita. Este efecto puede hacer que el Oganesón sea más reactivo que los otros gases nobles.
Además, un estudio teórico ha revelado que los electrones del Oganesón no están organizados de la misma manera que en los otros elementos químicos. Normalmente, los electrones están organizados en “capas” alrededor del núcleo del átomo. Pero para el Oganesón, los electrones están más bien “deslocalizados”: están repartidos de manera más uniforme. Esto lo haría análogo a un gas de partículas sin interacción, un comportamiento muy inusual para un elemento químico.
Un estudio ha revelado que el Oganesón tenía una afinidad electrónica positiva, a diferencia de los otros gases nobles. Se trata de una medida de la atracción que un átomo ejerce sobre un electrón adicional. Los gases nobles son conocidos por tener una afinidad electrónica nula o muy baja, pero el Oganesón parece ser una excepción. Se han aportado correcciones basadas en la electrodinámica cuántica a este descubrimiento. Han reducido en un 9% la energía de enlace del anión Og– (el átomo de Oganesón que ha ganado un electrón para formar un ion negativo). Estas correcciones son importantes para los átomos superpesados como el Oganesón, que tienen propiedades inusuales debido a un número elevado de protones y neutrones en su núcleo.
Una de las propiedades más interesantes del Oganesón es su alta polarizabilidad. Se trata de una medida de la capacidad de un átomo o una molécula para ser deformado por un campo eléctrico externo. Según los estudios, el Oganesón tendría una polarizabilidad más elevada que todos los demás elementos con un número atómico inferior. Sería casi dos veces más elevada que la del radón. El Oganesón tiene un potencial de ionización muy bajo, lo que significa que los electrones que están unidos a él pueden ser fácilmente retirados. Por último, este elemento químico tiene una temperatura de ebullición muy alta, que es de aproximadamente 320 a 380 kelvin (K) o entre 50 y 110 °C según los estudios. Este fenómeno sugiere que el Oganesón podría ser sólido a temperatura ambiente, aunque esto aún no ha sido confirmado.
Modelos de compuestos de Oganesón han sido calculados desde los años 1960, pero la síntesis no fue publicada oficialmente hasta más tarde. Debido a su estructura electrónica similar a la de los gases nobles y su elevada energía de ionización, el Oganesón reacciona difícilmente con el oxígeno. Los científicos han constatado que los electrones periféricos del Oganesón podrían ser estabilizados en los estados de oxidación +2 y +4 cuando se acoplan con el flúor, gracias a los efectos de acoplamiento espín-órbita. Esto podría conducir a la creación de compuestos tales como el difluoruro de Oganesón (OgF2) y el tetrafluoruro de Oganesón (OgF4). Este último tiene una forma tetraédrica diferente de la forma tetragonal plana del tetrafluoruro de xenón XeF4. Esto se debe a la naturaleza de los enlaces en juego. Los enlaces del Oganesón son iónicos, mientras que los del xenón son de tres centros y cuatro electrones. Los enlaces entre el Oganesón y el flúor tienen una baja tendencia a vaporizarse. Como el Oganesón es muy pesado y posee un gran número de protones en su núcleo, es susceptible de formar enlaces con elementos más electronegativos como el cloro.
La electrodinámica cuántica, una teoría física que describe la interacción entre la luz y la materia a escala subatómica, también puede tener un impacto en las propiedades del Oganesón. Estas correcciones cuánticas pueden modificar las energías de los orbitales electrónicos del Oganesón y, por tanto, afectar su reactividad química. Combinando estos efectos, se ha propuesto que el Oganesón presente propiedades similares a las de los metaloides semiconductores.
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