Flerovio: Elemento Propiedades y Usos

Flerovio: Propiedades físicas y usos

El flerovio (símbolo químico Fl, número atómico 114) es un elemento superpesado sintético perteneciente al grupo 14 de la tabla periódica, miembro de la familia del carbono del silicio, el germanio, el estaño y el plomo. Se sintetizó inicialmente en 1998 en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) de Dubna (Rusia), se encuentra en trazas diminutas sólo en los laboratorios y es muy inestable, con isótopos que duran entre milisegundos y unos pocos segundos. A pesar de esta fugaz existencia, la investigación sobre el flerovio nos proporciona valiosos conocimientos sobre la física nuclear, la química relativista y las limitaciones de la tabla periódica.

Propiedades atómicas y físicas

El flerovio es un elemento del bloque p post-transición cuyas propiedades se han calculado en gran parte teóricamente, ya que se han sintetizado muy pocos átomos.

Algunas propiedades destacables son

- Número atómico: 114

- Símbolo: Fl

- Configuración electrónica (estimada): [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p²

- Masa atómica (isótopo más estable, Fl-289): 289 u

- Punto de fusión y punto de ebullición: Estimados en ~200-300°C y ~400-500°C, respectivamente.

- Densidad: Estimada en 14-16 g/cm³

La contracción relativista de los electrones 7p hace que el flerovio se comporte de forma diferente a los elementos más ligeros del grupo 14. Estos efectos serían responsables de la baja reactividad y volatilidad que se le atribuye, a diferencia del plomo, que es un metal de post-transición estable y similarmente reactivo.

Descripción de las propiedades químicas

Existen pocos datos experimentales, pero los estudios químicos sobre átomos aislados muestran que el flerovio tiene:

- Estados de oxidación: +2 estable con respecto a +4, frente a los más habituales +2 y +4 del plomo.

- Inercia: Los estudios de interacción con la superficie del oro muestran una adsorción débil, como era de esperar con carácter de metal noble, no habitual para un elemento del grupo 14.

- Compuestos predichos: FlCl₂, FlF₂ y posiblemente FlO, muy similares a algunos de los compuestos químicos del plomo, pero menos debido a la estabilización relativista de los electrones.

Comparación:

- Plomo (Pb): Estados de oxidación +2 y +4; forma PbO, PbCl₂, PbSO₄.

- Estaño (Sn): Estados de oxidación +2 y +4; forma SnO, SnO₂, SnCl₄.

- Flerovio: Presumiblemente prefiere +2, enlace metálico más flojo y volatilidad, mostrando desviación del comportamiento normal del grupo 14.

Isótopos

Todos los isótopos del flerovio son radiactivos. Los principales isótopos son:

El Fl-289 también se ha utilizado en investigaciones pioneras de química monoatómica en las que se fabricaron de 5 a 10 átomos al mismo tiempo para examinar fenómenos de adsorción y tendencias de enlace químico.

Síntesis

El flerovio se prepara exclusivamente en aceleradores de partículas mediante reacciones de fusión nuclear. Por ejemplo

Ejemplo de reacción:

Pu-244 + Ca-48 → Fl-292* → Fl-289 + 3n

En ella, los blancos de plutonio son bombardeados con iones de calcio de alta energía. Los núcleos superpesados formados emiten partículas alfa y se confirma que producen flerovio mediante la detección de cadenas de desintegración a isótopos reconocidos como el copernicio (Cn, elemento 112).

Comparación con el plomo y otros elementos del grupo 14

Las propiedades teóricas del flerovio ponen de relieve los efectos de estabilización relativista en los elementos superpesados:

1. 1. Metalicidad: Aunque el plomo es un metal blando y altamente conductor, el flerovio será volátil y poco metálico debido a la contracción relativista de los orbitales 7p.

2. 2. Reactividad: El plomo se combina con oxígeno, ácidos y halógenos para formar PbO, PbCl₂ y PbF₂. Los compuestos +2 del flerovio serán menos reactivos; por ejemplo, el FlCl₂ será más volátil y poco unido que el PbCl₂.

3. Preferencia del estado de oxidación: El plomo tiene preferencia por los estados de oxidación +2 y +4, mientras que se supone que el flerovio tiene preferencia por el +2 debido a efectos relativistas, lo que no concuerda con las tendencias periódicas.

Estudio de caso: Los átomos de flerovio de un experimento de un solo átomo depositados sobre una superficie de detector chapada en oro no se adsorbieron. A diferencia del plomo, con su enlace metálico a las superficies, los átomos de flerovio actuaron prácticamente como gases nobles, tal como predeciría la teoría para un carácter metálico reducido.

Usos y aplicaciones

Debido a su extrema inestabilidad, el flerovio carece de interés comercial. Su valor es puramente científico:

- Física nuclear: Descubrimiento de la "isla de estabilidad" y confirmación de los modelos de envoltura nuclear. Los isótopos del flerovio son compuestos intermedios que intervienen en la síntesis de elementos más pesados como el Livermorium (Lv, número atómico 116).

- Química relativista: Investigación de los efectos de los electrones relativistas en las anomalías de tendencia del grupo 14.

- Investigación de materiales superpesados: Las investigaciones monoatómicas proporcionan datos sobre adsorción, volatilidad y enlace en superpesados.

Consideraciones de seguridad

El flerovio es radiactivo, pero los riesgos útiles son insignificantes: los experimentos sólo producen un puñado de átomos a la vez y decaen en segundos. En los laboratorios de aceleradores de partículas se toman las precauciones habituales contra la radiación.

Conclusión

El flerovio ocupa una posición única en la tabla periódica, ya que se sitúa entre la química normal y los límites de la física nuclear. Aunque heredó las tendencias del grupo 14 del estaño y el plomo, sus propiedades volátiles, débilmente metálicas e inertes le hacen destacar.

Aunque no tiene uso industrial, la dedicación del flerovio al crecimiento de la tabla periódica, desafiando la teoría química relativista, y a la síntesis pionera de los elementos pesados es inestimable. Sigue siendo un filo en la ciencia, al demostrar la sutil interacción de las fuerzas nucleares, el movimiento de los electrones y la periodicidad química.