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Nuclear
ELEMENTOS TRANSACTÍNIDOS
Por Fabiola Monroy Guzmán (fmg@nuclear.inin.mx)
Los elementos transactínidos tienen un
número atómico Z superior a 103, es decir,
mayor al del laurencio (Lr), último elemento
perteneciente al grupo de los actínidos y
tierras raras (Ver Figura 1). Estos elementos
no existen en la naturaleza y se producen
artificialmente, desde hace apenas cuatro
décadas.
De acuerdo con la secuencia de la clasifi-
Entorno nuclear
Fig. 1 Tabla periódica de los elementos
cación periódica de Mendeléev, los elementos
transactínidos ocupan probablemente los
lugares correspondientes al bloque d, pertenecientes
a los metales de transición y
detentan propiedades químicas similares a
sus homólogos más ligeros. Por ejemplo, el
elemento 104, - bautizado como rutherfordio
(Rf), en honor al ilustre científico de Nueva
Zelanda: Ernest Rutherford -, tendería a comportarse
como el hafnio (Hf) o el zirconio
(Zr), elementos del grupo IV B de los metales
de transición. Sin embargo, cálculos teó-

icos han sugerido la alteración de dichas
propiedades, provocada por la elevada carga
que poseen los núcleos de los
transactínidos, misma que causarían modificaciones
en la estructura electrónica del
átomo, y por consiguiente en sus propiedades
químicas [1,2,3].
El esclarecimiento de las posibles alteraciones
de las propiedades químicas de los elementos
transactínidos con respecto de sus
homólogos en la tabla periódica, detenta
numerosos problemas prácticos, dado que
estos elementos son producidos de manera
sintética a partir de aceleradores de partículas,
- con un rendimiento de producción
de apenas unas cuantas decenas o
cientos de átomos - que viven como tales
apenas algunos segundos o microsegundos
(Fig. 2). Por estas limitantes, el estudio de
sus propiedades químicas exige la aplicación
de métodos rápidos, selectivos y que
puedan ser aplicados sobre masas tan pequeñas,
como las decenas o centenas de
átomos ya citadas [2,3].
Fig. 2. Vida media de algunos radioisótopos transactínidos
Existen técnicas químicas de separación de
elementos, como la extracción líquido-líquido,
la cromatografía de intercambio iónico
o la termocromatografía de gases, que satisfacen
plenamente estas exigencias y son
utilizadas para este tipo de estudios [2]. No
obstante, gran parte del trabajo experimental
previo a la realización de los estudios
sobre las propiedades químicas de los elementos
transactínidos, está basado en experiencias
preliminares con sus elementos
homólogos [5]. Esto permite, por una parte,
determinar las condiciones experimentales
óptimas para realizar los estudios de las propiedades
químicas de los elementos
transactínidos; por otra parte, comparar el
comportamiento químico de los
transactínidos y sus homólogos, bajo las
mismas condiciones experimentales.
El estudio de las propiedades químicas de
los elementos transactínidos se basa fundamentalmente
en el siguiente principio:
un blanco de un elemento pesado, como
por ejemplo: plomo (Pb), bismuto (Bi), plutonio
(Pu), curio (Cm) ó californio (Cf), es
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bombardeado repetidas veces por un haz
de iones como: 18 O (oxígeno), 19 F (fluor), 22 Ne
(neón), o 12 C (carbono), a fin de producir
reacciones nucleares, como las
ejemplificadas en la Tabla 1. Para producir
este tipo de reacciones nucleares, es indispensable
contar con aceleradores de partículas
que produzcan iones que porten
gran energía, para que puedan penetrar hasta
el núcleo de los elementos pesados.
Una vez producido el nuevo radioisótopo,
se llevan a cabo operaciones sucesivas de
disolución, adsorción, preparación de fuentes
a, etc., a fin de que los átomos formados
interaccionen con otros compuestos,
para así determinar su comportamiento químico.
La identificación de los radioisótopos
formados puede realizarse directamente al
momento de su producción o indirectamente
a partir de su descendencia. Dado que
solo subsisten unos cuantos segundos (Fig.
Fig. 3. Esquema sinóptico del sistema Rachel
2), el estudio de sus propiedades químicas
se infiere, en numerosas ocasiones, a partir
de la detección de partículas a que emiten
sus descendientes radiactivos de vidas medias
más largas [3]. Finalmente, las propiedades
químicas analizadas son entonces
comparadas con aquellas obtenidas para sus
homólogos bajo las mismas condiciones
experimentales.
Aun cuando este tipo de estudios no tiene
hoy en día una aplicación directa e inmediata,
los conocimientos básicos obtenidos
contribuirán seguramente a entender mejor
el comportamiento de los elementos
químicos y de la tabla periódica de los elementos
y, quizás en el futuro, será posible
utilizar los elementos transactínidos en la
vida diaria.
Dados los requerimientos técnicos que demanda
se ejecución, solo algunos grupos

como los laboratorios de Dubna, Rusia
(Flerov Laboratory of Nuclear Reactions,
JINR), de Darmstadt, Alemania (Gesellschaft
für Schwerioneneforschung, GSI) y de
Berkeley, E.U. (Laboratorio Nacional
Lawrence) están en posibilidad de realizar
este tipo de estudios y han desarrollado infraestructura
y recursos humanos que les
han permitido producir varios radioisótopos
de estos elementos. De hecho, han surgido
numerosas querellas entre estos laboratorios
por la primicia de haber producido
alguno de estos elementos sintéticos.
Participación Participación del del ININ ININ en en el el estudio
estudio
de de de los los los elementos elementos transactínidos
transactínidos
transactínidos
En el ININ se ha participado en el estudio
de las propiedades químicas de estos elementos,
en particular con el grupo de los
doctores M. Hussonnois y D. Trubert, científicos
del Institut de Physique Nucléaire de
la Universidad de París, quienes colaboran
con el equipo de Dubna, en el estudio del
rutherfordio ( 104 Rf), el dubnio ( 105 Db) y el
seaborgio ( 106 Sg) [4].
Los estudios sobre el comportamiento químico
de estos elementos se basan principalmente
en reacciones de separación de
iones en solución que permiten, por una
parte, purificar el radioisótopo del elemento
transactínido formado de productos parásitos
y de su decaimiento natural, particularmente
actínidos; por otra parte, permiten
determinar también las propiedades químicas
de los transactínidos en medios
complejantes.
Los átomos de los transactínidos formados,
se identifican, a partir del número de sus
descendientes producidos. Este método tiene
la ventaja de contar con un mayor número
de átomos (cientos) para los estudios
químicos, aumentando la precisión de los
estudios. Para tal efecto, ha sido desarrollado
un sistema denominado RACHEL RACHEL (Rapid
Aqueous Chemistry apparatus for Heavy
El Elements), El que asegura la producción de
los radionúclidos transactínidos, su colección,
transporte, disolución, separación por
cromatografía de intercambio iónico y su
identificación por espectroscopía g y a (Fig.
3). Este sistema ha sido previamente validado
en la producción de isótopos de vida
media corta de los homólogos de estos elementos
transactínidos Hf [4].
ElementoReacción( s)
de
Producción
Tabla 1. Sinopsis de síntesis de los elementos transactínidos (4)
Bibliografía
Bibliografía
Método
de
Identificac
ión
Rutherfordio( Rf)
249Cf(
12C,
4n)
257-
CorrelaciónP
adre--
Rf249Cf(
13C,
3n)
25-
9Rf
hijo
Dubnio( Db)
249Cf(
15N,
4n)
260-
CorrelaciónP
adre--
Db
hijo
Seaborgio( Sg)
249Cf(
18O,
4n)
263-
CorrelaciónP
adre--
Sg
hijo-nieto
Bohrio( Bh)
209Bi(
54Cr,
n)
262B-
h
Hassio( Hs)
208Pb(
58Fe,
n)
265-
Hs
Meitnerio( Mt)
209Bi(
58Fe,
n)
266-
Mt
110
Darmstadio(
Ds)
Separación
porvelocidad
Separación
porvelocidad
Separación
porvelocidad
209Bi(
59Co,
n)
267-
Separación
por
110208Pb(
62,
64Ni,
- masaSeparación
n)
269,
271110244P-
por
velocidad
u(
34S,
5n)
273110
Separación
por
retroceso
111( sin
nombre)
209Bi(
64Ni,
n)
2721-
11
112( sin
nombre)
208Pb(
70Zn,
n)
277-
112
Separación
por
velocidad
Separación
porvelocidad
1. Hoffman, D.C., Lawrence Berkeley Laboratory,University of California.
Report LBL - 29815 29815, 29815 october 1990.
2. Keller O.L. , Radiochim. Acta, 37 37, 37 169, 1984.
3. Seaborg, G.T., J. Chem. Soc. Dalton Trans.,1996, 3899
4. F. Monroy Guzmán, tesis de doctorado No.4848, Universidad de París-
Sud, Orsay, Francia, 1997, 190 pp.
Contacto Contacto Contacto Nuclear
Nuclear
Año
1969
1970
1974
1981
1984
1982
1991-
1994-
1995
1994
1996
33