Oamenii de ştiinţă au reuşit să studieze evazivul element chimic denumit „einsteiniu” (Es) – un element sintetic din sistemul periodic al elementelor care are numărul atomic egal cu 99 – pentru prima oară după o pauză de câteva decenii, a transmis Live Science, care citează un studiu publicat în revista Nature, potrivit Agerpres.
Această reuşită îi apropie pe chimişti de descoperirea aşa-numitei „insule de stabilitate”, unde se crede că se află unele dintre elementele cele mai grele şi cu cea mai mică durată de viaţă.
Elementul einsteiniu a fost descoperit în 1952 de Departamentul Energiei din Statele Unite, după primul test al unei bombe cu hidrogen. Acest element nu se găseşte pe Pământ în stare naturală şi poate fi obţinut doar în cantităţi infinitezimale folosind reactoare nucleare specializate. De asemenea, el este foarte greu de separat de alte elemente similare, este foarte radioactiv şi se descompune rapid, fiind astfel foarte greu de studiat.
Cercetători de la Laboratorul Naţional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), din cadrul Universităţii California, au reuşit recent să creeze o mostră de 233 nanograme de einsteiniu pur şi au desfăşurat primele experimente pe acest element după o pauză de aproximativ 50 de ani. În urma acestor experimente, chimiştii californieni au reuşit să identifice o parte dintre proprietăţile chimice fundamentale ale elementului.
„Este greu de produs din cauza locului unde se află plasat în tabelul periodic”, a comentat Korey Carter, profesor asistent la Universitatea din Iowa şi fost cercetător la Berkeley Lab, unul dintre autorii descoperirii.
La fel ca alte elemente din seria actinidelor – un grup de 15 elemente metalice aflate în subsolul tabelului periodic -, einsteiniu se obţine prin bombardarea unui element ţintă, în acest caz curiu, cu neutroni şi protoni pentru a obţine elemente mai grele. Echipa a folosit un reactor nuclear specializat de la Laboratorul Naţional Oak Ridge din Tennessee, unul dintre puţinele locuri de pe planetă unde se poate obţine einsteiniu.
Einsteiniu pur, o provocare
Cercetătorii au profitat de faptul că, după o reacţie concepută pentru a produce californiu – un element chimic cu valoare economică şi care este folosit în centralele nucleare – se obţine ca produs de reacţie şi o cantitate foarte mică de einsteiniu. Extragerea unei mostre pure de einsteiniu din californiu reprezintă o provocare din cauza similarităţilor dintre cele două elemente. În cele din urmă, cercetătorii au reuşit să obţină o cantitate mică de einsteiniu-254, unul dintre cei mai stabili izotopi ai acestui element.
„Este o cantitate extrem de mică de material. Nu poate fi văzută şi singura modalitate prin care putem şti că este acolo este prin detecţia semnalului radioactiv pe care-l emite”, a explicat Korey Carter.
Obţinerea acestui element reprezintă însă doar jumătate din problema cu care s-au confruntat cercetătorii. Cealaltă jumătate este legată de păstrarea acestui element. Einsteiniu-254 are o perioadă de înjumătăţire de 276 de zile şi apoi trece în izotopul berkeliu-250, care emite radiaţii gamma extrem de nocive. Cercetătorii de la Laboratorul Naţional Los Alamos din New Mexico au conceput un recipient special, realizat de o imprimantă 3D, pentru a păstra cantitatea de einsteiniu şi a se proteja de radiaţia emisă. Chiar şi aşa, rata de descompunere a elementului le-a creat alte probleme. „Se descompune în mod consistent, aşa că pierzi 7,2% din masa totală iniţială în fiecare lună în care îl studiezi. Trebuie să ţii cont şi de acest lucru atunci când pregăteşti experimentele cu acest element”, a mai spus Korey Carter.
Principala descoperire rezultată din aceste experimente a fost măsurarea distanţei medii a legăturii chimice dintre doi atomi – o proprietate chimică fundamentală, care îi ajută pe cercetători să preconizeze modul în care va interacţiona acest element cu alte elemente. Ei au aflat că această variabilă diferă de tendinţa generală observată în cadrul seriei actinidelor, o chestiune ce a fost avansată teoretic în trecut, însă nu a putut fi niciodată demonstrată experimental, până acum.
Prin comparaţie cu restul seriei actinidelor, einsteiniu are o luminiscenţă foarte diferită atunci când este expus la lumină, fapt descris de Carter drept „un fenomen fizic fără precedent”. Este nevoie de noi experimente pentru a determina cauza acestei proprietăţi. Noul studiu reprezintă „fundaţia pentru studierea chimică a unor cantităţi foarte mici”, a mai precizat Korey Carter.
Experimentele desfăşurate au şi efectul de a facilita modul de obţinere a acestui element şi, pornind de la einsteiniu, şi al altor elemente mai grele, inclusiv unele încă nedescoperite, aşa cum este elementul ipotetic ununenniu (cu numărul atomic 119).
