Het darmstadtium is een zwaar chemisch element dat zich ultra in serie transactinide bevindt, die net na het metaal lawrencium beginnen. Het bevindt zich specifiek in groep 10 en periode 7 van het periodiek systeem, zijnde verwanten van de metalen nikkel, palladium en platina.
Het heeft het chemische symbool Ds, met een atoomnummer van 110, en de zeer weinige atomen die zijn gesynthetiseerd, vallen vrijwel onmiddellijk uiteen. Het is daarom een kortstondig element. Het synthetiseren en detecteren ervan was een prestatie in de jaren negentig, waarbij een groep Duitse onderzoekers de eer opeiste voor de ontdekking ervan.
Het element Darmstadtium werd ontdekt bij het Duitse instituut GSI, in de stad Darmstadt. Bron: commander-pirx op Duitse Wikipedia
Voordat de ontdekking ervan en de naam werd besproken, had het IUPAC-nomenclatuursysteem het formeel 'ununilio' genoemd, wat 'één-één-nul' betekent, gelijk aan 110. En verder terug van deze nomenclatuur, Volgens het Mendelejev-systeem was de naam eka-platina omdat men denkt dat het chemisch analoog is aan dit metaal.
Darmstadtium is een element dat niet alleen kortstondig en onstabiel is, maar ook zeer radioactief, waarin de meeste isotopen alfadeeltjes vrijgeven in het kernverval; Dit zijn kale heliumkernen.
Vanwege zijn vluchtige levensduur worden alle eigenschappen ervan geschat en kunnen ze nooit voor een bepaald doel worden gebruikt.
Ontdekking
Duitse verdienste
Het probleem rond de ontdekking van darmstadtium was dat verschillende teams van onderzoekers zich in opeenvolgende jaren aan de synthese hadden gewijd. Zodra zijn atoom was gevormd, verdween het in bestraalde deeltjes.
Men kon dus niet misleiden welke van de teams de eer verdiende dat ze het als eerste hadden gesynthetiseerd, terwijl zelfs het detecteren ervan al een uitdaging was, zo snel verviel en radioactieve producten vrijgaf.
Afzonderlijke teams van de volgende onderzoekscentra werkten aan de synthese van darmstadtium: Central Institute for Nuclear Research in Dubná (toen de Sovjet-Unie), Lawrence Berkeley National Laboratory (Verenigde Staten) en Heavy Ion Research Center (in het Duits afgekort als GSI).
De GSI is gevestigd in de Duitse stad Darmstadt, waar ze in november 1994 de radioactieve isotoop 269 Ds synthetiseerden . De andere teams synthetiseerden andere isotopen: 267 D's bij ICIN en 273 D's bij LNLB; hun resultaten waren echter niet doorslaggevend in de kritische ogen van de IUPAC.
Elk team had een bepaalde naam voor dit nieuwe element voorgesteld: hahnio (ICIN) en becquerel (LNLB). Maar na een IUPAC-rapport in 2001 had het Duitse GSI-team het recht om het element darmstadtium te noemen.
Synthese
Darmstadtium is het product van de versmelting van metaalatomen. Welke? In principe een relatief zware die als doel of objectief dient, en een andere lichte die tegen de eerste zal botsen met een snelheid gelijk aan een tiende van de lichtsnelheid in vacuüm; anders konden de afstotingen tussen de twee kernen niet worden overwonnen.
Zodra de twee kernen efficiënt botsen, zal een kernfusiereactie plaatsvinden. De protonen tellen op, maar het lot van de neutronen is anders. De GSI ontwikkelde bijvoorbeeld de volgende kernreactie, waaruit het eerste atoom 269 Ds werd geproduceerd :
Kernreactie voor de synthese van een 269Ds-isotoopatoom. Bron: Gabriel Bolívar.
Merk op dat de protonen (in rood) optellen. Door de atoommassa's van de botsende atomen te variëren, worden verschillende isotopen van darmstadtium verkregen. In feite voerde de GSI experimenten uit met de 64 Ni- isotoop in plaats van 62 Ni, waarvan ze slechts 9 atomen van de 271 Ds- isotoop synthetiseerden .
De GSI slaagde erin om 3 atomen van 269 D's te creëren , maar na een volledige week drie biljoen bombardementen per seconde te hebben uitgevoerd. Deze gegevens bieden een overweldigend perspectief op de afmetingen van dergelijke experimenten.
Structuur van darmstadtium
Omdat er maar één darmstadtiumatoom per week kan worden gesynthetiseerd of aangemaakt, is het onwaarschijnlijk dat er genoeg zullen zijn om een kristal te vormen; Om nog maar te zwijgen van het feit dat de meest stabiele isotoop 281 Ds is, waarvan de t 1/2 slechts 12,7 seconden is.
Daarom vertrouwen onderzoekers om de kristallijne structuur te bepalen op berekeningen en schattingen die dichter bij het meest realistische beeld proberen te komen. Zo wordt geschat dat de structuur van darmstadtium lichaamsgecentreerd kubisch (bcc) is; in tegenstelling tot hun lichtere soortgenoten nikkel, palladium en platina, met vlakgecentreerde kubische (fcc) structuren.
In theorie moeten de buitenste elektronen van de 6d- en 7s-orbitalen deelnemen aan hun metalen binding, volgens hun eveneens geschatte elektronische configuratie:
5f 14 6d 8 7s 2
Er zal echter waarschijnlijk weinig experimenteel worden geleerd over de fysische eigenschappen van dit metaal.
Eigendommen
De andere eigenschappen van darmstadtium worden ook geschat, om dezelfde redenen die worden genoemd voor de structuur. Sommige van deze schattingen zijn echter interessant. Bijvoorbeeld, zou darmstadtium nog edeler metaal dan goud, en veel dichtere (34,8 g / cm 3 ) dan osmium (22.59 g / cm 3 ) en kwik (13,6 g / cm 3 ). cm 3 ).
Wat betreft hun mogelijke oxidatietoestanden, wordt geschat dat ze +6 (Ds 6+ ), +4 (Ds 4+ ) en +2 (Ds 2+ ) zouden zijn, gelijk aan die van hun lichtere soortgenoten. Daarom, als de 281 Ds- atomen zouden reageren voordat ze uiteenvielen, zouden verbindingen zoals DsF 6 of DsCl 4 worden verkregen .
Verrassend genoeg is er een waarschijnlijkheid dat deze verbindingen worden gesynthetiseerd, omdat 12,7 seconden, de t 1/2 van 281 Ds, meer dan voldoende tijd is om de reacties uit te voeren. Het nadeel blijft echter dat slechts één Ds-atoom per week onvoldoende is om alle gegevens te verzamelen die nodig zijn voor statistische analyse.
Toepassingen
Nogmaals, omdat het zo'n zeldzaam metaal is, momenteel gesynthetiseerd in atomaire en niet enorme hoeveelheden, is er geen gebruik voor gereserveerd; zelfs niet in de verre toekomst.
Tenzij er een methode wordt uitgevonden om hun radioactieve isotopen te stabiliseren, zullen darmstadtiumatomen alleen maar dienen om wetenschappelijke nieuwsgierigheid op te wekken, vooral waar het kernfysica en scheikunde betreft.
Maar als je een manier bedenkt om ze in grote hoeveelheden te maken, zal er meer licht worden geworpen op de chemie van dit ultrazware en kortstondige element.
Referenties
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde . (Vierde druk). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Darmstadtium. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Steve Gagnon. (sf). Het Element Darmstadtium. Jefferson Lab-bronnen. Hersteld van: education.jlab.org
- Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2020). Darmstadtium. PubChem-database. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Brian Clegg. (15 december 2019). Darmstadtium. Chemie in zijn elementen. Hersteld van: chemistryworld.com