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El teneso (Ts) es un elemento químico de la familia de los halógenos que es de naturaleza metálica. Un equipo de científicos rusos y estadounidenses lo descubrió por primera vez en 2010. Este elemento sintético no existe naturalmente en la Tierra. Se produce en laboratorio mediante reacciones nucleares.
Se le asigna el número atómico 117, cifra que corresponde al número de protones presentes en su núcleo. El teneso pertenece al séptimo período de la tabla periódica. Se encuentra en la misma columna que los otros halógenos, a saber, el cloro, el bromo y el yodo. Es un elemento extremadamente inestable y radiactivo, con una vida útil muy corta (aproximadamente 51 ms). Esto significa que se desintegra muy rápidamente en otros elementos más ligeros.
Debido a esta característica, el teneso no tiene aplicaciones prácticas conocidas hasta la fecha. Sin embargo, su descubrimiento es importante para los científicos. Permite comprender mejor la estructura de la materia y las propiedades de los elementos químicos.
El antiguo nombre “ununseptio” se utilizaba para designar un elemento químico cuya caracterización experimental aún no había sido formalmente validada. Era asignado sistemáticamente por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) a los elementos químicos no observados o aún no reconocidos.
Este término deriva de raíces latinas que significan “uno-uno-siete”. Estas hacen referencia al hecho de que el elemento químico en cuestión se posiciona en el séptimo lugar en la clasificación periódica de los elementos. El sufijo -io se utiliza a menudo para la denominación de diversos elementos químicos.
En junio de 2016, la división de química inorgánica de la IUPAC había retenido la denominación final “tennessine” (Ts) para el elemento 117. Este nombre fue propuesto en honor al estado estadounidense de Tennessee, donde se encuentra el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. El elemento fue sintetizado allí por primera vez.
La IUPAC adoptó oficialmente esta denominación el 28 de noviembre de 2016. Ésta se añadió a la clasificación periódica de los elementos. La traducción de esta palabra inglesa a otros idiomas planteó ciertas dificultades, especialmente en francés. En abril de 2016, la IUPAC había recomendado que los nombres ingleses de los elementos del grupo 17 terminaran normalmente con la desinencia -ine.
La forma “tennessine” ha sido ampliamente adoptada en los medios de comunicación franceses y por el Ministerio de Educación de Quebec. Fue propuesta por el banco de datos terminológicos y lingüísticos del gobierno de Canadá en 2016.
Según Luc Tremblay, la forma “tennesse” fue inicialmente atestiguada marginalmente en francés. Se deduce por continuidad con el nombre de los otros elementos del grupo 17. Sin embargo, finalmente fue retenida por la Sociedad Química de Francia en marzo de 2017. Se publicó en el Diario Oficial en junio de 2017. Sin embargo, cabe señalar que la forma “tennessine” todavía se utiliza regularmente en francés.
La primera síntesis del elemento 117 se realizó gracias a una colaboración entre Estados Unidos y Rusia. El equipo estadounidense trabajó en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) en Oak Ridge, Tennessee. El equipo ruso, por su parte, realizó investigaciones en el Instituto Unido de Investigaciones Nucleares (JINR) en Dubná, en el óblast de Moscú.
El proceso de síntesis requirió la producción de berkelio. Este último se obtuvo por irradiación neutrónica durante aproximadamente 250 días en el High Flux Isotope Reactor del ORNL. Los objetivos contenían una mezcla de microesferas de CmO2 y polvo de aluminio. Cada uno de ellos fue irradiado con aproximadamente 50 g de actínidos, principalmente curio, americio y plutonio.
Después de la irradiación, los objetivos se conservaron durante varios meses para reducir la concentración de yodo 131. Se aislaron aproximadamente 22,2 mg de berkelio de los otros componentes. Se ensamblaron seis objetivos de 6,0 cm2 a partir de esta muestra de berkelio en el Instituto de Investigación de Reactores Atómicos. Se colocó BkO2 (equivalente a 0,31 mg/cm−2 de berkelio 249) en un disco que giraba a 1.700 revoluciones por minuto.
Los objetivos se colocaron luego frente a un haz de iones de calcio 48 en Dubná. El equipo de Yuri Oganessian detectó los nucleidos resultantes de la fusión del objetivo con los proyectiles de calcio.
En enero de 2010, el equipo del JINR anunció un avance importante en la caracterización del elemento 117. Lograron observar la desintegración radiactiva del elemento a través de dos cadenas de desintegración. Esta reacción se produjo con la ayuda del separador de retroceso de gas de Dubná (DGFRS-I).
La primera cadena de desintegración correspondía a un isótopo impar-impar, el 294Ts. Había sufrido seis desintegraciones α antes de experimentar una fisión espontánea. Este isótopo tenía 117 protones y 177 neutrones.
La segunda cadena de desintegración correspondía a un isótopo impar-par, el 293Ts. Este había sufrido tres desintegraciones α antes de experimentar una fisión espontánea. Este isótopo también tenía 117 protones, pero solo 176 neutrones.
Estos resultados permitieron confirmar el descubrimiento del elemento 117. Proporcionaron información crucial sobre sus propiedades físicas y nucleares. Hablamos especialmente de su vida media y su modo de desintegración.
Los datos obtenidos sobre las cadenas de desintegración del teneso fueron transmitidos al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL). Este procedió a análisis más exhaustivos. Los resultados completos de estos análisis se publicaron el 9 de abril de 2010.
Estos resultados revelaron que los dos isótopos observados podían tener un período radiactivo de varias decenas, incluso cientos de milisegundos. Permiten comprender mejor las propiedades nucleares de este elemento. También permitió confirmar su lugar en la clasificación periódica de los elementos.
Estos resultados también contribuyeron a la comprensión de la estabilidad de los núcleos atómicos pesados y de los procesos de desintegración radiactiva. Proporcionaron información importante para la investigación sobre la síntesis de elementos superpesados. Permitieron a los científicos comprender la estructura y las propiedades de los núcleos atómicos.
La estimación de la sección eficaz de la reacción para la síntesis del elemento 117 es de aproximadamente 2 picobarnios. Los nucleidos producidos durante esta síntesis tienen cada uno una cadena de desintegración relativamente larga. Potencialmente van hasta el dubnio, incluso hasta el lawrencio.
Antes de su primera síntesis, todos los productos de desintegración del teneso eran desconocidos. Sus propiedades no podían utilizarse para confirmar la validez de este experimento. Sin embargo, una segunda síntesis de este elemento químico fue realizada en 2012 por el mismo equipo del JINR. Esta vez, obtuvieron siete núcleos.
En 2014, se sintetizaron dos núcleos adicionales en el Centro de Investigación de Iones Pesados (GSI) en Darmstadt, Alemania. Las investigaciones fueron realizadas por un equipo conjunto del GSI y del ORNL. Los científicos utilizaron la misma reacción que la realizada en el JINR. El equipo del GSI había considerado inicialmente explorar reacciones alternativas como la reacción 244Pu (51V, xn) 295-xTs o eventualmente 243Am (50Ti, xn) 293-xTs.
La estabilidad de los núcleos atómicos disminuye rápidamente más allá del curio (elemento 96) a medida que aumenta el número atómico. A partir del seaborgio (número atómico 106), todos los isótopos conocidos tienen un período radiactivo que no supera algunos minutos. El isótopo más estable del dubnio (número atómico 105) precede al seaborgio en la tabla periódica. Tiene una vida media de 30 horas. Además, ningún elemento químico de número atómico superior a 82 (correspondiente al plomo) tiene un isótopo estable.
La estabilidad de los núcleos atómicos tiende a aumentar ligeramente alrededor de los números atómicos 110 a 114. Las razones de este fenómeno aún se comprenden mal. Esto parece indicar la presencia de una isla de estabilidad. Esta teoría propuesta por Glenn Seaborg explicaría por qué los transactínidos tienen un período radiactivo más largo que el predicho por el cálculo. El teneso posee el segundo número atómico más elevado entre los elementos identificados. Solo el oganesón posee un número atómico superior en la tabla periódica.
Además, el isótopo 294Ts del teneso tiene una vida media de aproximadamente 51 ms. Esto es notablemente superior al valor teórico que había sido utilizado en la publicación que informaba de su descubrimiento. El equipo del JINR considera que estos datos proporcionan una prueba experimental de la existencia de la isla de estabilidad.
El isótopo 295Ts tendría un período de 18 ± 7 ms y podría producirse mediante una reacción 249Bk (48Ca, 2n) 295Ts. Esta es similar a la que permitió la producción de los isótopos 294Ts y 293Ts. La probabilidad de esta reacción sería como máximo de 1/7 de la de producir 294Ts, según algunas estimaciones.
Algunas modelizaciones tienen en cuenta el efecto túnel. Sugieren que podrían existir varios isótopos del elemento 117 hasta el 303Ts. Según estos cálculos, el más estable de ellos sería el 296Ts. Su período de desintegración α sería de 40 ms. Los modelos de la gota líquida dan resultados similares. Sugieren una tendencia al aumento de la estabilidad para los isótopos más pesados que el 301Ts. El período parcial es superior a la edad del universo para el 335Ts si se ignora la desintegración β. Estas predicciones teóricas proporcionan indicaciones sobre las propiedades potenciales de los isótopos del teneso que aún no han sido sintetizados.
Al descender a lo largo de la columna número 17 de la tabla periódica, el carácter metálico de los elementos se afirma en detrimento del carácter halógeno. Por lo tanto, se puede esperar que esta tendencia continúe con el elemento 117. Esto significa que probablemente tendría propiedades de metal pobre aún más marcadas que las del astato.
El potencial estándar del par redox Ts/Ts− del teneso se estima en -0,25 V. Este es diferente de los halógenos. En condiciones estándar, este elemento no debería reducirse al estado de oxidación -1, a diferencia de los halógenos. Esta propiedad está relacionada con las diferencias en la estructura electrónica entre el elemento 117 y los halógenos.
Estas propiedades químicas son importantes a considerar para la comprensión del comportamiento de este elemento en la naturaleza. También son útiles para la investigación de sus aplicaciones potenciales. Las propiedades de metal pobre del teneso también podrían tener implicaciones para la síntesis de elementos superpesados.
Los halógenos tienen la particularidad de formar moléculas diatómicas unidas por enlaces σ. El carácter antienlazante se acentúa cuando se desciende a lo largo del grupo 17. La molécula de diastato At2 nunca ha sido caracterizada experimentalmente. Se supone que es muy antienlazante y ya no es muy energéticamente favorable. Así, se puede esperar que la molécula diatómica Ts2 esté principalmente unida por un enlace π1. Del mismo modo, el cloruro TsCl – que no tiene ninguna relación con el cloruro de tosilo – tendría un enlace simple enteramente π.
La teoría RPECV (Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia) predice que todos los trifluoruros de elementos del grupo 17 tienen una geometría molecular en T. Esta predicción ha sido confirmada para todos los trifluoruros de halógenos. Tienen una estructura denominada AX3E2. El átomo central A está rodeado por tres ligandos X y dos pares de electrones E. Tal es el caso, por ejemplo, del trifluoruro de cloro ClF3.
Se podría esperar observar el mismo fenómeno para el elemento 117, con una geometría molecular en T para la molécula TsF3. Sin embargo, los efectos relativistas en su cortejo electrónico hacen más probable una geometría trigonal para la molécula TsF3. Esta diferencia de geometría se debe al carácter más iónico del enlace entre el flúor y el teneso. Se explica por la mayor diferencia de electronegatividad entre estos dos elementos.
Las interacciones spin-órbita son efectos relativistas. Tienden globalmente a crecer con el número atómico. La cantidad de movimiento de los electrones aumenta con él. Esto hace que los electrones periféricos sean más sensibles a los efectos relativistas para los elementos superpesados. En el caso del teneso, estas interacciones tienen el efecto de bajar los niveles de energía de las subcapas 7s y 7p. Esto estabiliza los electrones correspondientes. Sin embargo, dos de los niveles de energía 7p están más estabilizados en comparación con los otros cuatro.
La estabilización de los electrones 7s del elemento 117 se debe al efecto de par inerte. Las subcapas 7p de los electrones estabilizados están separadas de los electrones menos estabilizados. Esta reacción se modela como una separación del número cuántico azimutal ℓ de 1 a 1/2 y 3/2, respectivamente. La configuración electrónica del teneso puede, por tanto, representarse de la siguiente manera: 7s2 7p21⁄2 7p31⁄2 .
Los efectos relativistas también afectan a las otras subcapas del elemento 117. Los niveles de energía 6d se separan así en cuatro niveles 6d3/2 y seis 6d5/2. Suben cerca de los niveles 7s. Las propiedades químicas relacionadas con los electrones 6d del teneso aún no se han calculado.
La diferencia entre los niveles 7p1/2 y 7p3/2 de este elemento es anormalmente elevada: 9,8 eV. En comparación, la diferencia para la subcapa 6p del astato es solo de 3,8 eV. La química de los electrones 6p1/2 ya aparece como “limitada”. Esta característica particular sugiere que la química del elemento 117 diferirá de la de los otros elementos del grupo 17.
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