Los problemas del plomo superpesado que aún no existe

Parece que los físicos han transformado en una realidad mundana el sueño alquimista de la transmutación de un elemento químico en otro y crean átomos cada vez más grandes de elementos artificiales que la naturaleza nunca ha visto antes. Pero las cosas se complican cuando se va muy lejos. Ahora, dos investigadores, uno de Nueva Zelanda y uno de Noruega, han predicho la química del elemento 114, que nadie ha logrado crear todavía pero que debería ser una especie de plomo superpesado. Es más, las inusuales propiedades de átomos extremadamente grandes desafían toda aproximación excepto la de las computadoras más potentes, y a ellas han recurrido Peter Schwerdtfeger y Michael Seth (Universidad de Auckland) y Knut Faegri (Universidad de Oslo) para investigar este nuevo elemento, aún fantasmagórico, de la tabla periódica de Mendeleiev.El elemento natural más pesado que existe es el uranio, cuyo número atómico es 92, es decir, tiene 92 protones (partículas cargadas positivamente) en su núcleo. Los protones están equilibrados, en un átomo neutro, por 92 electrones negativamente cargados. Los electrones son la fachada al exterior del núcleo y su número y disposición alrededor del núcleo gobiernan las propiedades químicas de un elemento.

En el núcleo de un átomo se apiñan también otras partículas elementales, los neutrones, con masa ligeramente superior al protón y eléctricamente neutros. Los isótopos de un elemento tienen en el núcleo un número determinado de protones más diferentes cantidades de neutrones. El isótopo más común del uranio es el 238, en que los 92 protones van acompañados por 146 neutrones. Mediante aceleradores de partículas, bombardeando átomos con neutrones, los físicos y los químicos han logrado crear átomos de nuevos elementos nunca vistos antes, han producido hasta el 112 y el 113 y 114 están al caer. La alquimia se convierte en realidad. Se han hecho elementos nuevos hasta el 112 y los 113 y 114 pueden estar al caer. Aunque estos elementos artificiales se desintegran inmediatamente, los científicos van logrando desentrañar su comportamiento.

Donde los experimentos lo llegan, alcanzan los modelos computacionales. Schwerdtfeger y sus colegas han recreado en ordenador el átomo del elemento 114 para predecir su química. Exponen sus resultados en la revista Angewandte Chemie.

La química convencional predice que el elemento 114 cae en un grupo que incluye -en orden de masa y complejidad crecientes- el carbono (elemento 6), el silicio (14), el germanio (32), el estaño (50) y el plomo (82). Un átomo de carbono puede formar cuatro enlaces químicos a la vez, pero es muy difícil que hagan esto los átomos más grandes, como el estaño y el plomo. Los compuestos de plomo con cuatro enlaces son inestables, incluso explosivos, lo normal es que tengan dos.

El elemento 114 se comporta como una versión supergigante del plomo. Schwerdtfeger y sus colegas concluyen que sus átomos serían muy reacios a formar más de dos enlaces a la vez, lo que tiene importantes consecuencias para diseñar modos de capturar unos cuantos átomos que un acelerador pudiese generar.

Tal vez lo que más complica las predicciones son las consecuencias del enorme tamaño y complejidad del elemento 114. Un núcleo tan grande, y por tanto tan fuertemente cargado, retiene sus electrones con increíble tenacidad y éstos orbitan a velocidades relativistas. El resultado,como consecuencia de la teoría de la Relatividad de Einstein, es que los electrones tienen más masa aparente de lo que se esperaría. Y esta masa extra altera las propiedades del átomo.

¿Por qué intentar crear átomos cada vez más pesados? Los científicos buscan una todavía esquiva isla de estabilidad porque predicen que los átomos que superen una cierta masa y con determinadas combinaciones de protones y neutrones serán suficientemente estables como para que se pueda capturar cierta cantidad de ellos y estudiarlos.