Transuranici del settimo periodo

E non è il nome di un libro, anche se ci starebbe bene.

Benché vivevo molto bene anche se fosse incompleto (almeno personalmente), il fatto che il settimo periodo (i.e. la riga più in basso) della tavola periodica fosse più corto degli altri mi disturbava graficamente nella rappresentazione “a castello” degli elementi. Mi dava un po l’idea che stessero assediando il castello e che prima o poi avrebbe ceduto…

Ma fortunatamente ci sono riusciti. A dicembre 2015 hanno piazzato gli elementi mancanti! E precisamente (tutti nomi temporanei che, senza troppa fantasia, provengono dalla dizione latina del numero di protoni costituenti i loro atomi):

– numero atomico 113 (ununtrio): avvistato per la prima volta nel 2004 in Giappone (da cui il nome precedente e temporaneo di Japonium). Si colloca sotto il Tallio (da cui il nomignolo eka-tallio) per cui ci si aspetta abbia proprietà simili a questo.

– numero atomico 115 (ununpentio): ottenuto bombardando americio-243 con ioni di calcio-48. Dopo poche frazioni di secondo decade in ununtrio. Anche detto eka-bismuto con proprietà attese sono simili a quelle del Bismuto.

– numero atomico 117 (ununseptio): ottenuto bombardando del calcio-48 con berkelio-249. Scoperto già nel 2010 anche se in quantità e per tempi non sufficienti per confermarne la scoperta. Anche detto eka-estato è un probabile semimetallo. Decade in due isotopi con emivita maggiori di un’ora. Un record per questi elementi (ed una parziale conferma dell’esistenza dell’isola di stabilità, ma questa è un’altra storia…)!

– numero atomico 118 (ununoctio): l’elemento più pesante mai scoperto, prodotto dalla la collisione degli atomi di californio e calcio. Gas nobile, radioattivo (secondo, oltre il radon, gas radioattivo) e primo elemento gassoso semiconduttore conosciuto.

Per qualche arcano (per me che sono ignorante) motivo gli elementi 114 e 116 li avevamo già scoperti. Sconfessando, ai miei occhi, una certa linearità nel procedere scientifico il che lascia sempre aperta la porticina dell’estro del momento.

In particolare il numero atomico 114 è il Flerovio (tributo al suo scopritore G. Flerov) ed è, anche, il risultato del decadimento del ununoctio. Il suo isotopo più longevo vive meno di tre secondi. Pare che le sue proprietà siano simili a quelle dei gas nobili (anche se non dovrebbero) a causa degli effetti relativistici della sua massa. E’ stato nel 1999 sintetizzato bombardando atomi di plutonio-244 con ioni calcio-48. Il Livermorio, invece, è il nome dato all’elemento 116. Scoperto nel 1999, con il nome temporaneo di Moscovio, è stato ottenuto bombardato plutonio-244 con calcio-48.

In generale questi elementi sono prodotti facendo collidere nuclei atomici per mettere insieme più dei 92 protoni dell’uranio (da cui il nome di elementi trans-uranici) che danno vita a questi nuclei super pesanti. Tuttavia più sono pesanti e meno sono stabili. Questi elementi, infatti, hanno emivite di frazioni di secondo prima di decadere in qualche altro elemento meno pesante e più stabile rilasciando energia (ergo: sono nuclei molto radioattivi…).

Ad ogni modo, anche se solo per pochi millisecondi questi elementi hanno caratteristiche ben definite, anche se difficilmente misurabili, alla stregua di elementi più stabili (per cui hanno anche loro infondo diritto ad essere nella tavola periodica anche se non si trovano, pare, in natura…).

Ma c’è un limite. Se la velocità della luce è una costante che non può esser superata (e mi guardo bene dal tentare di sconfessare la teoria della relatività), allora più questi elementi sono pesanti e più veloci gireranno gli elettroni a causa dell’attrazione gravitazionale crescente del nucleo. Beh, si da il caso che per un numero atomico maggiore di 137 gli elettroni più interni dell’atomo ruoterebbero ad una velocità superiore a quella della luce!

Se le cose non cambiamo diciamo che al massimo arriviamo ad un terzo dell’ottava riga della tavola (periodo)… E’ infatti l’untriseptio, per il momento il fantomatico elemento più pesante che può esser prodotto senza passare a velocità super-luminari (chiamato anche feynmanio come tributo a R. Feynman, il primo ad accorgersi dello spinoso problema). Oltre si celerebbero elementi, tipo l’untriottio nei quali alcuni elettroni sarebbero più veloci della luce, viaggerebbero indietro nel tempo e cose simpatiche di questo tipo (anche se l’unificazione di Relatività Generale e Meccanica Quantistica risolverebbe molti misteri…).

In realtà, per essere più precisi, abbandonando il modello di Bohr ed utilizzando modelli relativistici ( tenendo conto anche dell’estensione finita della distribuzione delle cariche nucleari) ci si può spingere oltre ed arrivare fino ad un limite teorico di 173 (unsepttrio).

Quindi, qual che sia il limite, tutti questi elementi e quelli ancora potenzialmente mancanti hanno più un valore concettuale che pratico. La tavola periodica è più completa di prima, ma non è completa. E’ molto probabilmente limitata, ma non lo sappiamo per certo. Insomma, non è mai bello quando si sa di avere un punto limite, ma continuare a cercare ci completa almeno l’esistenza.

WU

PS. Sapete cosa in fin dei conti comanda tutti i segreti della materia, e quindi delle particelle, così come la conosciamo? Ciò che caratterizza l’intensità dell’interazione elettromagnetica tra cui, quindi, i rapporti attrattivi/repulsivi delle particelle elementari? La costante di struttura fine (della quale mi riservo di parlare più in dettaglio) che si dia il caso abbia circa il valore di 1/137…

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