Tennessina: Proprietà e usi dell'elemento

Descrizione

La tennessina (Ts) è un elemento sintetico, superpesante e altamente radioattivo, con numero atomico 117. È una delle ultime aggiunte alla tavola periodica e occupa una posizione fondamentale nella moderna ricerca nucleare. La tennessina esiste per pochi istanti, frazioni di secondo, prima di decadere in elementi più leggeri, ma la sua creazione segna una svolta nella moderna ricerca di nuclei superpesanti.

Storia e nome

Latennessina è stata sintetizzata per la prima volta nel 2010 grazie a uno sforzo congiunto di scienziati russi e americani del Joint Institute for Nuclear Research (JINR) di Dubna, in Russia, e dell'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) del Tennessee, negli Stati Uniti. L'esperimento ha mirato al berkelio-249 (²⁴⁹Bk) con ioni di calcio-48 (⁴⁸Ca) per produrre atomi di Tennessine-294.

I nuovi atomi si sono disgregati quasi istantaneamente, ma le loro caratteristiche emissioni di particelle alfa sono state la prova dell'esistenza dell'elemento 117.

Nel 2016, l'Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC) ha riconosciuto ufficialmente la scoperta e ha approvato il nome "Tennessine", dal nome dello stato americano del Tennessee, per onorare i contributi dell'ORNL, della Vanderbilt University e dell'Università del Tennessee alla ricerca e alla scoperta di elementi superpesanti.

Proprietà atomiche e fisiche

Si prevede che la tennessina si comporti come un alogeno metallico o semimetallico, a differenza degli analoghi più leggeri come il cloro o lo iodio. I modelli teorici suggeriscono che gli effetti relativistici, dovuti all'alta velocità degli elettroni interni, possano conferirle un carattere non metallico più debole e forse tendenze al legame metallico.

Descrizione delle proprietà chimiche

A causa del suo tempo di dimezzamento estremamente breve e della piccola produzione, non sono mai stati eseguiti esperimenti chimici sulla tennessina. La chimica computazionale e le tendenze periodiche, tuttavia, forniscono indicazioni sul suo probabile comportamento:

-Similitudine di gruppo: La tennessina fa parte del gruppo 17 (gli alogeni) e ci si aspetta che mostri una certa somiglianza di reattività con l'astatina (At), il più grande alogeno presente in natura.

- Stati di ossidazione: Gli stati di ossidazione calcolati sono -1, +1 e +3, di cui +1 e +3 devono essere più stabili a causa degli effetti di stabilizzazione relativistica.

- Reattività chimica: Darebbe composti semplici come il cloruro di tennessina (TsCl) e il fluoruro di tennessina (TsF), ma nessuno di questi è stato stabilito sperimentalmente.

Produzione e sintesi

La sintesi della tennessina è un meraviglioso risultato scientifico che coinvolge acceleratori di particelle, bersagli radioattivi e una sofisticata tecnologia a raggi ionici.

La sintesi comporta i seguenti passaggi chiave:

1. Preparazione del bersaglio: Un sottile strato di berkelio-249, preparato presso il reattore isotopico ad alto flusso dell'ORNL, viene depositato su una lamina di titanio.

2. Bombardamento ionico: Il fascio di calcio-48 viene accelerato ad alta energia e bombardato sul bersaglio di berkelio.

3. Fusione nucleare: A volte la collisione dei nuclei porta alla formazione di un nucleo composto superpesante (tennessina), che rilascia neutroni e decade quasi immediatamente.

4. Rivelazione: Rivelatori accuratamente progettati misurano la catena di decadimento alfa per confermare la presenza del nuovo elemento.

A causa della sua bassa resa - solo pochi atomi per esperimento - e del suo rapido decadimento, ogni osservazione richiede un'elevata precisione e una cooperazione a livello mondiale.

Applicazioni e significato scientifico

Il breve tempo di dimezzamento della tennessina e la sua produzione minuta eliminano qualsiasi uso industriale o commerciale, ma il suo impatto scientifico è enorme:

- Studi di struttura nucleare: Lo studio della tennessina consente ai fisici di osservare il comportamento di protoni e neutroni nella regione superpesante della tavola periodica.

- Conferme teoriche: La sua scoperta conferma le previsioni del modello a guscio nucleare e la ricerca dell'"isola di stabilità", una regione teorica in cui gli elementi superpesanti potrebbero avere emivite più lunghe.

- Sviluppo tecnologico: Le apparecchiature e i metodi sviluppati per produrre la tennessina - come la preparazione avanzata del bersaglio, la manipolazione del fascio di particelle e la tecnologia dei rivelatori - hanno influenzato gli sviluppi della medicina nucleare, della scienza dei materiali e della fisica degli acceleratori. Per maggiori informazioni, consultare il sito Stanford Advanced Materials (SAM).

Domande frequenti

Che cos'è la tennessina?

La tennessina (Ts) è un elemento sintetico radioattivo con numero atomico 117, prodotto da reazioni di fusione nucleare ad alta energia di isotopi di berkelio e calcio.

Perché si chiama Tennessina?

L'elemento prende il nome dallo Stato americano del Tennessee, in riconoscimento del ruolo chiave svolto dai suoi istituti di ricerca nella scoperta.

Come si produce la Tennessina?

Si ottiene bombardando bersagli di berkelio-249 con ioni calcio-48 in un acceleratore di particelle, producendo solo pochi atomi alla volta.

Quali sono le sue proprietà chimiche?

Ci si aspetta che si comporti come un alogeno pesante, forse di natura metallica, con stati di ossidazione -1, +1 e +3.

La tennessina ha applicazioni industriali utili?

Al momento non esistono applicazioni utili a causa della sua instabilità, ma la sua sintesi è alla base della tecnologia della scienza nucleare e della strumentazione di alta precisione.

Qual è il vantaggio dello studio della tennessina?

Aumenta la comprensione della stabilità degli elementi superpesanti, delle forze nucleari e degli effetti relativistici sul comportamento chimico.