Hace un siglo, un físico alemán llamado Albert Einstein revolucionó al mundo científico con su descubrimiento del efecto fotoeléctrico, que demostró que la luz es tanto una partícula como una onda.
Galardonado con el premio Nobel de física en 1921 por su trabajo, Einstein contribuiría más tarde a las teorías relacionadas con la fusión y la fisión nuclear, algo que podría haber allanado el camino para la invención y la detonación de armas nucleares, así como de la energía nuclear.
Entonces, cuando se descubrieron elementos previamente desconocidos para la ciencia en los restos químicos de una explosión nuclear hace 69 años, tuvo sentido que los científicos nombraran lo que encontraron en honor al gran físico, agregando «einstenio» a la tabla periódica.
Ahora, 100 años después de que Einstein ganara el premio Nobel, científicos finalmente pudieron observar el comportamiento químico de este elusivo elemento altamente radiactivo. Lo que aprendieron podría ayudar a los científicos a ampliar aún más nuestra comprensión de la tabla periódica, incluidos los elementos que aún no se han agregado.
HALLAZGOS EXPLOSIVOS
El einstenio (Es) es el elemento número 99 de la tabla periódica. Fue descubierto por primera vez en 1952 cuando un dispositivo termonuclear denominado «Ivy Mike» fue detonado en la isla de Elugelab en el Océano Pacífico (ahora parte de las Islas Marshall).
La detonación de Ivy Mike fue la primera demostración de una bomba de hidrógeno. Una explosión de este tipo genera cuatro veces más energía que las bombas de fisión nuclear (como las lanzadas sobre Japón en 1945) y cuatro millones de veces más energía que la quema de una cantidad similar de carbón.
Fue en las consecuencias de la explosión de Ivy Mike, en medio de los escombros químicos, que se encontró el número atómico 99 por primera vez. Solo se detectaron unos 200 átomos de este elemento, lo que muestra cuán escaso es. Hicieron falta nueve años de arduo trabajo para que científicos pudieran sintetizar el elemento 99 en un laboratorio, algo lo que lograron en 1961.
El equipo de investigadores que hizo el descubrimiento pensó en nombrar al elemento «pandamonium», ya que el equipo del proyecto detrás de Ivy Mike había operado bajo el acrónimo «PANDA». Pero al final, decidieron honrar a Albert Einstein.
DEMASIADO CALIENTE PARA MANIPULARSE
Quizás como era de esperar, se sabe muy poco sobre el einstenio. Un elemento que nació de una explosión termonuclear, es increíblemente difícil de experimentar debido a su extrema radiactividad.
No solo es literalmente demasiado caliente para manipularlo –un gramo de einstenio produce 1.000 vatios de energía-, sino que también emite rayos gamma dañinos, por lo que trabajar con el elemento requiere que los investigadores usen equipo protector en todo momento.
Además, la forma más común de einstenio (llamada Es-253, en base a la cantidad de neutrones en el núcleo del átomo) tiene una vida media de solo 20 días. Eso significa que, después de 20 días, el einstenio se descompone a la mitad. Después de un par de meses, las pequeñas cantidades del elemento con las que los científicos pueden trabajar prácticamente desaparecen.
Por ello, no es de extrañar que los científicos hayan tardado casi 70 años en entender este elemento. Pero ahora, un equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California en Berkeley, en Estados Unidos, han logrado conseguir suficiente einstenio para ejecutar algunas pruebas básicas, abriendo nuevos caminos en química experimental y ciencia fundamental.
En su estudio, los investigadores explican cómo lograron usar solo 200 nanogramos de Es-254 (una forma rara de einstenio con una vida media de 275,5 días) para realizar sus experimentos. Un nanogramo es solo una mil millonésima parte de un gramo, por lo que estos experimentos se llevaron a cabo a una escala increíblemente pequeña.
QUÍMICA DEL EINSTENIO
Al realizar experimentos químicos con einstenio por primera vez, el equipo de investigación logró sintetizar un compuesto químico que incluía el elemento para examinar cómo podría interactuar con otros elementos en un compuesto.
Esto se hizo bajo la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford (Stanford Synchrotron Radiation Lightsource), que emite luz de alta energía a los compuestos químicos para permitir que su estructura quede expuesta. Este método es similar a cómo se forman las siluetas, pero a escala atómica.
Un gran hallazgo fueron las distancias de enlace entre los átomos de einstenio y otros átomos a su alrededor, como el carbono, el oxígeno y el nitrógeno. Conocer las distancias de enlace del einstenio por primera vez significa que podemos predecir cómo se verán otras combinaciones de compuestos que contienen einstenio, agregando combinaciones completamente nuevas a nuestro conocimiento actual de la química.
Fundamentalmente, los investigadores también lograron medir el estado de valencia del einstenio, que es la carga del átomo. La carga de un átomo controla a cuántos otros átomos puede unirse. Esta cantidad es de fundamental importancia en química, ya que determina la forma y el tamaño de los bloques de construcción de los que está hecho el universo.
El einstenio se encuentra en una posición ambigua en la tabla periódica, entre los números de valencia, por lo que establecer su valencia nos ayuda a comprender más sobre cómo debería organizarse la tabla periódica.
El einstenio es actualmente el elemento químico más pesado que se puede examinar de esta manera, por lo que es emocionante para los químicos que este estudio reciente haya abierto nuevos caminos.
El desafío al que se enfrentan los futuros químicos es intentar sintetizar elementos más pesados en cantidades igualmente mensurables, revelando más sobre los químicos que componen nuestro mundo. (Por Robert A. Jackso *The Conversation)
*Robert A Jackson es profesor de la Escuela de Ciencias Químicas y Físicas de la Universidad Keele, en Reino Unido.
