Einsteinium

Einsteinium
99 Es
Ho ↑ Es ↓ (UPU) Tabla periódica californio ← einsteinium → fermio
Apariencia
de color plateado
Propiedades generales
Nombre, símbolo, número	einsteinium, Es, 99
Pronunciación	/ aɪ n s t aɪ n yo ə m / POCILGA eyen- -nee-əm
Categoría metálico	actínidos
Grupo, período, bloque	n / a, 7, F
Peso atómico estándar	(252)
Configuración electrónica	[ Rn ] 5f 11 7s 2 2, 8, 18, 32, 29, 8, 2
Historia
Descubrimiento	Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (1952)
Propiedades físicas
Fase	sólido
Densidad (cerca rt)	8,84 g · cm -3
Punto de fusion	1133 K , 860 ° C, 1580 ° F
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	2, 3, 4
Electronegatividad	1,3 (escala de Pauling)
Energías de ionización	Primero: 619 kJ · mol -1
Miscelánea
Estructura cristalina	cara cúbica centrada
Ordenamiento magnético	paramagnético
Número de registro del CAS	7429-92-7
La mayoría de los isótopos estables
Artículo principal: Los isótopos de einsteinium
iso N / A media vida DM DE ( MeV) DP 252 Es syn 471.7 d α 6,760 248 Bk ε 1,260 252 Cf β - 0,480 252 Fm 253 Es syn 20.47 d SF - - α 6,739 249 Bk 254 Es syn 275.7 d ε 0,654 254 Cf β - 1,090 254 Fm α 6,628 250 Bk 255 Es syn 39.8 d β - 0,288 255 Fm α 6,436 251 Bk SF - -

Einsteinium es un elemento sintético con el símbolo Es y número atómico 99. Es el séptimo elemento transuránicos, y un actínidos .

Einsteinium fue descubierto como un componente de los escombros de la primera bomba explosión de hidrógeno en 1952, y el nombre de Albert Einstein . Su más común isótopo se produce einsteinium-253 (vida media de 20,47 días) artificialmente a partir de la descomposición de californio-253 en unos pocos de alta energía específica reactores nucleares con un rendimiento total del orden de un miligramo por año. La síntesis reactor es seguido por un procedimiento complejo de separar einsteinium-253 de otros actínidos y productos de su descomposición. Otros isótopos se sintetizan en diversos laboratorios, pero en cantidades mucho más pequeñas, bombardeando elementos actínidos pesados con iones ligeros. Debido a las pequeñas cantidades de einsteinium producido y la corta vida media de su isótopo producido con mayor facilidad, en la actualidad hay casi ningún aplicaciones prácticas para que fuera de la investigación científica básica. En particular, se utilizó einsteinium para sintetizar, por primera vez, 17 átomos del nuevo elemento mendelevio en 1955.

Einsteinium es un suave, plateado, paramagnético de metal . Su química es típica de finales de los actínidos, con una preponderancia de las 3 estado de oxidación ; el estado de oxidación +2 también es accesible, especialmente en los sólidos. La alta radiactividad de einsteinium-253 produce un resplandor visible y rápidamente daños su enrejado de metal cristalino, con calor liberado de unos 1.000 vatios por gramo. La dificultad en el estudio de sus propiedades se debe a einstenio-253 para la conversión de Berkelium y luego californio a una tasa de alrededor de 3% por día. El isótopo de einsteinium con la más larga vida media, einsteinio-252 (vida media de 471,7 días) sería más adecuado para la investigación de las propiedades físicas, pero ha demostrado ser mucho más difícil de producir y está disponible sólo en cantidades mínimas, y no a granel . Einsteinium es el elemento con el número atómico más alto que se ha observado en cantidades macroscópicas en su forma pura, y este fue el isótopo de corta duración común einsteinium-253.

Como todos sintética elementos transuránicos, los isótopos de einsteinium son extremadamente radiactivos y son considerados altamente peligrosos para la salud de la ingestión.

Historia

Einsteinium se observó por primera vez en las consecuencias de la prueba nuclear de Ivy Mike.

El elemento fue nombrado después de Albert Einstein .

Einsteinium era identificado por primera vez en diciembre de 1952 por Albert Ghiorso y compañeros de trabajo en la Universidad de California, Berkeley, en colaboración con la Argonne y Los Alamos National Laboratories, en las consecuencias de la Ivy Mike ensayo nuclear. La prueba se llevó a cabo el 1 de noviembre 1952 en Enewetak Atoll en el Océano Pacífico y fue la primera prueba exitosa de un bomba de hidrógeno. El examen inicial de los escombros de la explosión había demostrado la producción de un nuevo isótopo de plutonio , 244
94 Pu, que sólo podría haber formado por la absorción de seis neutrones por una de uranio-238 núcleo seguido por dos desintegraciones beta.

En ese momento, se pensó que la absorción de neutrones múltiple a ser un proceso extremadamente raro, pero la identificación de 244
94 Pu indicó que aún más neutrones podrían haber sido capturados por los núcleos de uranio, produciendo así nuevos elementos más pesados que el californio .

Ghiorso y colaboradores analizaron papeles de filtro que se había volado a través de la nube de explosión en los aviones (la misma técnica de muestreo que se había utilizado para descubrir 244
94 Pu). Grandes cantidades de material radiactivo más tarde fueron aisladas de escombros de coral del atolón, que fueron entregados a los EE.UU. La separación de los presuntos nuevos elementos se llevó a cabo en presencia de un ácido cítrico / amonio solución tampón en un medio débilmente ácido ( pH ≈ 3.5), usando intercambio iónico a temperaturas elevadas; menos de 200 átomos de einsteinium se recuperaron al final. Sin embargo, el elemento 99 (einsteinium), a saber, su Es isótopo ^253, se pudo detectar a través de su característica de alta energía desintegración alfa en 6,6 MeV. Fue producido por la captura de 15 neutrones por uranio-238 núcleos seguido por siete beta-desintegraciones, y tenía una vida media de 20,5 días. Tal absorción de neutrones múltiple fue posible gracias a la densidad del flujo de neutrones durante la detonación, de modo que los isótopos pesados generados recientemente tuvieron un montón de neutrones disponibles para absorber antes de que pudieran desintegrarse en elementos más ligeros. Captura de un neutrón inicialmente planteó la número de masa sin cambiar el número atómico del nucleido, y los concomitantes beta-desintegraciones resultaron en un aumento gradual en el número atómico:

Algunos ²³⁸ átomos de U, sin embargo, podrían absorber otros dos neutrones (para un total de 17), resultando en ²⁵⁵ Es, así como en el ²⁵⁵ Fm isótopo de otro elemento nuevo, fermium . El descubrimiento de los nuevos elementos y los nuevos datos asociados sobre la captura de neutrones múltiple se mantuvieron inicialmente en secreto por orden de los militares de Estados Unidos hasta 1955 debido a la Guerra Fría tensiones y competencia con la Unión Soviética en las tecnologías nucleares. Sin embargo, la rápida captura de tantos neutrones proporcionaría confirmación experimental directa que se necesita de la llamada r-proceso de absorción múltiple de neutrones necesaria para explicar el cósmica nucleosíntesis (producción) de ciertos elementos químicos pesados (más pesados que el níquel) en supernova explosiones, antes desintegración beta. Se necesita un proceso de este tipo para explicar la existencia de muchos elementos estables en el universo.

Mientras tanto, los isótopos de elemento 99 (así como de nuevo elemento 100, fermium ) fueron producidos en los laboratorios de Berkeley y Argonne, en una reacción nuclear entre nitrógeno -14 y uranio-238, y más tarde por la irradiación de neutrones intenso de plutonio o californio :

Estos resultados fueron publicados en varios artículos en 1954 con la advertencia de que no se trataba de los primeros estudios que se habían llevado a cabo en los elementos. El equipo de Berkeley también reportó algunos resultados sobre las propiedades químicas de einsteinium y fermio. Los resultados Ivy Mike fueron desclasificados y publicados en 1955.

En su descubrimiento de los elementos 99 y 100, los equipos estadounidenses habían competido con un grupo en el Instituto Nobel de Física, de Estocolmo , Suecia . A finales de 1953 - principios de 1954, el grupo sueco logró la síntesis de isótopos ligeros del elemento 100, en particular ²⁵⁰ Fm, bombardeando el uranio con núcleos de oxígeno. Estos resultados también fueron publicados en 1954. Sin embargo, la prioridad del equipo de Berkeley se reconocía en general, ya que sus publicaciones precedidos del artículo sueco, y se basaron en los resultados previamente divulgados de la explosión termonuclear 1952; por lo tanto el equipo de Berkeley se le dio el privilegio de nombrar a los nuevos elementos. A medida que el esfuerzo que ha llevado al diseño de Ivy Mike fue el nombre en código del proyecto PANDA, elemento 99 había sido apodado en broma "Pandamonium" pero los nombres oficiales propuesto por el grupo de Berkeley derivada de dos prominentes científicos y recientemente fallecidos, Albert Einstein (muerto 18 de abril 1955) y Enrico Fermi (murió 28 de noviembre 1954): "Sugerimos para el nombre para el elemento con el número atómico 99, einsteinium (símbolo E) después de Albert Einstein y el nombre para el elemento con número atómico 100, fermio (símbolo Fm), después Enrico Fermi ". El descubrimiento de estos nuevos elementos se anunció por Albert Ghiorso en la primera Conferencia Atómica Ginebra celebrada el 08 al 20 08 1955. El símbolo para einsteinium se le dio por primera vez como E y posteriormente re-asignado a Es.

Características

Físico

Glow debido a la intensa radiación de ~ 300 g de ²⁵³ Es.

Einsteinium es un sintético, de color blanco plateado, metal radiactivo. En la tabla periódica , que se encuentra a la derecha de la actínidos californio , a la izquierda de la actínidos fermio y por debajo de la de los lantánidos holmio con el que comparte muchas similitudes en las propiedades físicas y químicas. Su densidad de 8,84 g / cm ³ es menor que la de californio (15,1 g / cm ³⁾ y es casi la misma que la de holmio (8,79 g / cm ^3), a pesar de einsteinium atómica es mucho más pesado que el holmio. El punto de einsteinium (860 ° C) de fusión también es relativamente baja - por debajo de californio (900 ° C), fermium (1527 ° C) y de holmio (1461 ° C). Einsteinium es un metal blando, con la módulo de volumen de sólo 15 GPa, cuyo valor es uno de los más bajos entre los no metales alcalinos .

Al contrario de los actínidos ligeros californio, berkelium, curio y americio que cristalizan en un doble estructura hexagonal en condiciones ambientales, se cree einsteinium tener una cúbico (norteamericana) de simetría centrada en las caras con el grupo espacial Fm 3 my la constante de red a = 575 pm. Sin embargo, hay un informe de temperatura ambiente einsteinium hexagonal de metal con a = 398 pm y c = 650 pm, que convierte a la fase fcc tras el calentamiento a 300 ° C.

La auto-daño inducido por la radiactividad de einsteinium es tan fuerte que destruye rápidamente la red cristalina, y la liberación de energía durante este proceso, 1,000 vatios por gramo de ²⁵³ ES, induce un brillo visible. Estos procesos pueden contribuir al punto de densidad relativamente baja y la fusión de einsteinium. Además, debido al pequeño tamaño de las muestras disponibles, el punto de fusión einsteinium se deduce a menudo mediante la observación de la muestra que se calienta en el interior de un microscopio electrónico. Así, los efectos de superficie en pequeñas muestras podrían reducir el valor del punto de fusión.

El metal es divalente y tiene una notablemente alta volatilidad. Con el fin de reducir el daño auto-radiación, la mayoría de las mediciones de einsteinium sólido y sus compuestos se llevan a cabo justo después de recocido térmico. Además, algunos compuestos se estudió bajo la atmósfera del gas reductor, por ejemplo H ₂ O + HCl para EsOCl de manera que la muestra se regrown en parte durante su descomposición.

Aparte de la autodestrucción de einsteinium sólido y sus compuestos, otras dificultades intrínsecas en el estudio de este elemento de incluir la escasez - los más comunes ²⁵³ Es isótopo está disponible solamente una vez o dos veces al año en cantidades sub-miligramo - y la auto-contaminación debido a la rápida conversión de einsteinium a Berkelium y luego a californio a una tasa de alrededor de 3.3% por día:

Por lo tanto, la mayoría de las muestras einsteinio están contaminados, y sus propiedades intrínsecas son a menudo deducirse por la extrapolación de datos experimentales acumulados atrás en el tiempo. Otras técnicas experimentales para eludir el problema de la contaminación incluyen excitación óptica selectiva de iones einsteinio por un láser sintonizable, tal como en el estudio de sus propiedades de luminiscencia.

Las propiedades magnéticas se han estudiado durante einsteinium metal, su óxido y fluoruro. Los tres materiales mostraron Curie-Weiss comportamiento paramagnético de helio líquido a temperatura ambiente. Los momentos magnéticos efectivos se dedujeron como 10,4 ± 0,3 μ _B para Es ₂ O ₃ y 11,4 ± 0,3 μ _B para el FSE _3, que son los valores más altos entre los actínidos, y el correspondiente Temperaturas de Curie son 53 y 37 K.

Químico

Como todos los actínidos, einsteinium es más bien reactiva. Su trivalente estado de oxidación es más estable de los sólidos y la solución acuosa en la que indujo el color rosa pálido. La existencia de einsteinium divalente está firmemente establecida, especialmente en fase sólida; tal estado 2 no se observa en muchos otros actínidos, incluyendo protactinio , uranio , neptunio , plutonio, curio y berkelio. Einsteinium (II) compuestos pueden obtenerse, por ejemplo, mediante la reducción de einsteinium (III) con samario (II) cloruro. El estado de oxidación +4 se postuló a partir de estudios de vapor y es todavía incierto.

Isótopos

Diecinueve nucleidos y tres isómeros nucleares son conocidos por einsteinium con pesos atómicos que van desde 240 a 258. Todos son radiactivos y el nucleido más estable, ²⁵² ES, tiene una vida media de 471,7 días. Siguiente isótopos más estables son ²⁵⁴ Es (vida media de 275,7 días), ²⁵⁵ Es (39,8 días) y ²⁵³ de Es (20,47 días). Todos los isótopos restantes tienen vidas medias más cortas de 40 horas, y la mayoría de ellos la caries en menos de 30 minutos. De los tres isómeros nucleares, el más estable es ^{254 m} Es con la vida media de 39,3 horas.

Fisión nuclear

Einsteinium tiene una alta tasa de fisión nuclear que resulta en una baja masa crítica para un sostenido reacción nuclear en cadena. Esta masa es 9,89 kilogramos para una esfera desnuda de ²⁵⁴ Es de isótopos, y se puede bajar a 2,9 o incluso 2,26 kilogramos, respectivamente, mediante la adición de un acero de espesor 30 centímetro o reflector agua. Sin embargo, incluso esta pequeña masa crítica es muy superior a la cantidad total de einsteinium aislado hasta el momento, sobre todo de los raros ²⁵⁴ Es isótopo.

Presencia natural

Debido a la corta vida media de todos los isótopos de einsteinium, todo einsteinium primordial, que es einsteinium que podrían estar presentes en la Tierra durante su formación, ha decaído por ahora. Síntesis de einsteinium de origen natural actínidos uranio y el torio en la corteza terrestre requiere la captura de neutrones múltiple, que es un evento extremadamente improbable. Por lo tanto, la mayoría einsteinium se produce en la Tierra en los laboratorios científicos, los reactores nucleares de alta potencia, o en pruebas de armas nucleares, y está presente sólo en unos pocos años desde el momento de la síntesis. Einsteinium y fermio ocurrieron naturalmente en el reactor de fisión nuclear naturales a Oklo, pero ya no lo hacen.

Síntesis y extracción

La evolución temprana de la producción einsteinium en los EE.UU.

Einsteinium se produce en pequeñas cantidades mediante el bombardeo de actínidos más ligeros con neutrones en dedicado de alto flujo reactores nucleares. Principales fuentes de irradiación del mundo son los 85 megavatios Reactor de Isótopos de Alto Flujo (HFIR) en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Tennessee, Estados Unidos, y el reactor de bucle SM-2 en el Instituto de Investigación de Reactores Atómicos (NIIAR) en Dimitrovgrad, Rusia, que ambos se dedican a la producción de transcurium (Z> 96) elementos. Estas instalaciones cuentan con niveles de potencia y flujo similares, y se espera que tengan las capacidades de producción comparables para elementos transcurium, aunque las cantidades producidas en NIIAR no se informó ampliamente. En una "campaña de tratamiento típico" en Oak Ridge, decenas de gramos de curio son irradiados para producir cantidades Decigramo de californio , cantidades de miligramos de berkelio ⁽²⁴⁹ Bk) y einsteinio y picogramos cantidades de fermio .

La primera muestra microscópica de la muestra ²⁵³ Es un peso de unos 10 nanogramos fue preparado en 1961 en HFIR. Un equilibrio magnético especial fue diseñado para calcular su peso. Lotes más grandes se produjeron más tarde a partir de varios kilos de plutonio con los rendimientos einsteinio (en su mayoría ²⁵³ Es) de 0.48 miligramos en 1967-1970, 3,2 miligramos en 1971-1973, seguido por la producción constante de alrededor de 3 miligramos por año entre 1974 y 1978. Estas cantidades, sin embargo se refieren a la cantidad integral en la meta justo después de la irradiación. Procedimientos de separación posteriores redujeron la cantidad de einsteinium isotópicamente pura aproximadamente diez veces.

La síntesis de Laboratorio

Irradiación de neutrones pesados de los resultados de plutonio en cuatro principales isótopos de einsteinium: ²⁵³ Es (α-emisor con una vida media de 20,03 días y con una vida media de la fisión espontánea de 7 × 10 ⁵ años); ^{254 m} de Es (β-emisor con la vida media de 38,5 horas), ²⁵⁴ Es (α-emisor con una vida media de alrededor de 276 días) y ²⁵⁵ (Es β-emisor con una vida media de 24 días). Una ruta alternativa implica el bombardeo de uranio-238 con vigas de nitrógeno o de iones de oxígeno de alta intensidad.

Einsteinium-247 (vida media de 4,55 minutos) fue producido por la irradiación de americio-241 con el carbón o el uranio-238 con iones de nitrógeno. La última reacción se realizó por primera vez en 1967 en Dubna, Rusia, y los científicos involucrados fueron galardonados con el Premio Komsomol Lenin.

El isótopo ²⁴⁸ Es fue producido por la irradiación de ²⁴⁹ Cf con iones de deuterio. Se desintegra principalmente por emisión de electrones a ²⁴⁸ Cf, con una vida media de 25 (± 5 minutos), pero también libera α-partículas de 6,87 MeV de energía, con la relación de electrones para α-partículas de alrededor de 400.

Los isótopos más pesados ²⁴⁹ ES, ES, ^{250 251 252} ES y ES se obtienen mediante el bombardeo de ²⁴⁹ Bk con α-partículas. Uno a cuatro neutrones son liberados en este proceso haciendo posible la formación de cuatro isótopos diferentes en una reacción.

Einsteinium-253 fue producido por la irradiación de un objetivo de ²⁵² Cf 0,1-0,2 miligramos con una flujo de neutrones térmicos de (2-5) x 10 ¹⁴ neutrones · cm ^-2 · ^{s -1} para 500 a 900 horas:

Síntesis de las explosiones nucleares

Rendimiento estimado de los elementos transuránicos en las pruebas nucleares de Estados Unidos Hutch y ciclamen.

El análisis de los escombros en el 10- megatones Ivy Mike prueba nuclear era una parte del proyecto a largo plazo. Una de las metas de las cuales estaba estudiando la eficacia de la producción de elementos transuránicos de alta potencia explosiones nucleares. La motivación para estos experimentos fue que la síntesis de tales elementos de uranio requiere la captura de neutrones múltiple. La probabilidad de tales eventos aumenta con el flujo de neutrones, y las explosiones nucleares son las fuentes de neutrones por el hombre más poderoso, proporcionando densidades del orden de 10 ²³ neutrones / cm² en un microsegundo, o alrededor de 10 ²⁹ neutrones / (cm² · s). En comparación, el flujo del reactor HFIR es 5 × 10 ¹⁵ neutrones / (cm² · s). Un laboratorio dedicado se creó la derecha en Enewetak Atoll para el análisis preliminar de los residuos, ya que algunos isótopos podrían haber decaído por el momento en las muestras de escombros llegó a la parte continental de Estados Unidos El laboratorio estaba recibiendo muestras para el análisis tan pronto como sea posible, de los aviones equipados con filtros de papel que volaban sobre el atolón después de las pruebas . Mientras que se esperaba para descubrir nuevos elementos químicos más pesados que fermio, ninguno de éstos se encontraron incluso después de una serie de explosiones megatones realizado entre 1954 y 1956 en el atolón.

Los resultados atmosféricos se complementaron con los datos de las pruebas subterráneas acumuladas en la década de 1960 en el Nevada Test Site, ya que se esperaba que poderosas explosiones realizadas en espacios confinados pueden dar lugar a la mejora de los rendimientos y los isótopos más pesados. Además de los cargos tradicionales de uranio, combinaciones de uranio con el americio y el torio se han tratado, así como un cargo en el plutonio neptunio mixta, pero tuvieron menos éxito en términos de rendimiento y se atribuyó a pérdidas más fuertes de isótopos pesados debido a las tasas de fisión mejoradas en cargos de elementos pesados. El aislamiento del producto era problemático, ya que las explosiones se extienden a través de los escombros de fusión y vaporización de las rocas que rodean a profundidades de 300 a 600 metros. La perforación a tales profundidades para extraer los productos era lento y poco eficiente en términos de volúmenes recogidos.

Entre las nueve pruebas subterráneas que se llevaron entre 1962 y 1969, la última fue la más potente y la mayor producción de elementos transuránicos. Miligramos de einsteinium que normalmente tomaría un año de irradiación en un reactor de alta potencia, se produjeron dentro de un microsegundo. Sin embargo, el problema práctico importante de toda la propuesta estaba recogiendo los desechos radiactivos dispersos por la explosión de gran alcance. Filtros Aviones adsorbidos sólo alrededor del 4 × 10 ^-14 de la cantidad total, y la recogida de toneladas de corales en Enewetak Atoll aumentaron esta fracción sólo por dos órdenes de magnitud. La extracción de alrededor de 500 kilogramos de rocas subterráneas 60 días después de la explosión Hutch recuperó sólo alrededor de 1 × 10 ^-7 de la carga total. La cantidad de elementos transuránicos del este de 500 kg por lotes fue de sólo 30 veces mayor que en un 0.4 kg de roca cogió 7 días después de la prueba que demuestra la dependencia altamente no lineal de la transuranium elementos producen en la cantidad de roca radiactivo recuperado. Los ejes fueron perforados en el lugar antes de la prueba con el fin de acelerar la recolección de la muestra después de la explosión, por lo que la explosión podría expulsar material radiactivo del epicentro través de los ejes y de recoger volúmenes cerca de la superficie. Este método fue probado en dos pruebas y al instante proporciona cientos de kilogramos de material, pero con la concentración de los actínidos 3 veces menor que en las muestras obtenidas después de la perforación. Considerando que tal método podría haber sido eficaz en los estudios científicos de los isótopos de corta vida, no podría mejorar la eficacia de la recogida de los actínidos producidos.

Aunque no hay elementos nuevos (aparte de einsteinium y fermio) podrían ser detectadas en los escombros de los ensayos nucleares, y los rendimientos totales de elementos transuránicos eran decepcionantemente baja, estas pruebas proporcionaron cantidades significativamente mayores de isótopos pesados raros que previamente disponible en los laboratorios.

Separación

Curvas de elución: separación por cromatografía de Fm (100), Es (99), Cf, Bk, Cm y Am

Procedimiento de separación de einsteinium depende del método de síntesis. En el caso de bombardeo de iones de luz dentro de un ciclotrón, el objetivo de iones pesados se une a una lámina delgada, y la einsteinium generada simplemente se lava la lámina después de la irradiación. Sin embargo, las cantidades producidas en estos experimentos son relativamente bajos. Los rendimientos son mucho mayores para la irradiación reactor, pero allí, el producto es una mezcla de varios isótopos de actínidos, así como lantánidos producidos en la fisión nuclear decae. En este caso, el aislamiento de einsteinium es un procedimiento tedioso, que implica varios pasos de repetición de intercambio catiónico, a temperatura y presión elevadas, y la cromatografía. La separación de berkelium es importante, porque el isótopo más común einsteinium producido en los reactores nucleares, ²⁵³ ES, se desintegra con una vida media de sólo 20 días a ²⁴⁹ Bk, que es rápido en la escala de tiempo de la mayoría de los experimentos. Tal separación se basa en el hecho de que berkelium oxida fácilmente al 4 de estado sólido y precipita, mientras que otros actínidos, incluyendo einsteinium, permanecen en su estado 3 en soluciones.

Separación de actínidos trivalentes de los productos de fisión de los lantánidos se puede hacer por una columna de resina de intercambio catiónico utilizando una solución de agua y etanol / 10% 90% saturado con ácido clorhídrico (HCl) como eluyente. Por lo general es seguido por cromatografía de intercambio aniónico utilizando 6 HCl molar como eluyente. Una columna de resina de intercambio catiónico (columna de intercambio Dowex-50) tratados con sales de amonio se utiliza entonces para fracciones separadas que contienen los elementos 99, 100 y 101. Estos elementos pueden ser entonces identifica simplemente en base a su posición de elución / tiempo, utilizando α-hidroxiisobutirato solución de (α-HIB), por ejemplo, como eluyente.

La separación de los actínidos 3+ también puede lograrse por cromatografía de extracción con disolvente, usando bis- (2-etilhexil) ácido fosfórico (abreviada como HDEHP) como fase estacionaria orgánica, y ácido nítrico como la fase acuosa móvil. La secuencia de elución de los actínidos se invierte de la de la columna de resina de intercambio catiónico. El einsteinium separados por este método tiene la ventaja de estar libre de agente complejante orgánico, en comparación con la separación utilizando una columna de resina.

Preparación del metal

Einsteinium es altamente reactivo y por lo tanto se requieren agentes reductores fuertes para obtener el metal puro a partir de sus compuestos. Esto se puede lograr por reducción de einsteinium (III) con fluoruro metálico de litio :

FSE ₃ + 3 Li → Es + 3 LiF

Sin embargo, debido a su bajo punto de fusión y la alta tasa de daño auto-radiación, einsteinium tiene presión de vapor alta, que es mayor que la de fluoruro de litio. Esto hace que esta reacción de reducción bastante ineficiente. Fue juzgado en los intentos de preparación temprana y rápidamente abandonado en favor de la reducción de einsteinium (III) óxido con lantano del metal:

Es ₂ O ₃ + La → 2 ES + La ₂ O ₃

Los compuestos químicos

Óxidos

Einsteinium (III) óxido (Es ₂ O ₃₎ se obtuvo por la quema einsteinium (III) nitrato. Forma cristales cúbicos incoloros, que se caracterizaron primero a partir de muestras de microgramos de tamaño aproximadamente 30 nanómetros. Otras dos fases, monoclínica y hexagonal, son conocidos por este óxido. La formación de una cierta fase Es ₂ O ₃ depende de la técnica de preparación de la muestra y la historia, y no hay diagrama de fases clara. Interconversiones entre las tres fases pueden ocurrir de forma espontánea, como resultado de la auto-irradiación o calentamiento espontáneo. La fase hexagonal es isotípico con de lantano (III) óxido de donde los iones Es ³⁺ está rodeado por un grupo 6-coordinado de O ^2- iones.

Haluros

Einsteinium (III) yoduro brillando en la oscuridad

Einsteinium haluros son conocidos por los estados de oxidación +2 y +3. El estado más estable es 3 para todos los haluros de fluoruro al yoduro.

Einsteinium (III) de fluoruro (FSE ₃₎ puede precipitarse desde einsteinium (III) soluciones de cloruro al reaccionar con iones fluoruro. Un procedimiento de preparación alternativo es einsteinium exposición (III) óxido de trifluoruro de cloro (CLF ₃₎ o F ₂ de gas a una presión de 1-2 atmósferas y una temperatura entre 300 y 400 ° C. La estructura cristalina ₃ del FSE es hexagonal, como en el californio (III) de fluoruro (CFF ₃₎ donde los iones de Es ³⁺ son 8 veces coordinados por iones de flúor en un bicapped arreglo de prisma trigonal.

Einsteinium cloruro de (III) (ESCL ₃₎ se puede preparar por recocido einsteinium (III) de óxido en la atmósfera de los vapores de cloruro de hidrógeno seco a aproximadamente 500 ° C durante unos 20 minutos. Se cristaliza tras el enfriamiento a aproximadamente 425 ° C en un sólido de color naranja con una estructura hexagonal de Tipo UCl3, donde los átomos einsteinio son 9 veces coordinados por átomos de cloro en una geometría de prisma trigonal tricapped. Einsteinium (III) bromuro (ESBR ₃₎ es un sólido de color amarillo pálido con un estructura monoclínica de _AlCl3 tipo , donde los átomos son einsteinio octaédricamente coordinado por bromo (coordinación número 6).

Los compuestos divalentes de einsteinium se obtienen mediante la reducción de los haluros trivalentes con hidrógeno :

2 EsX ₃ + H ₂ → 2 EsX ₂ + 2 HX, X = F, Cl, Br, I

Einsteinium (II) cloruro (ESCL _2), einsteinium (II) bromuro (ESBR _2), y einsteinium (II) yoduro (ESI ₂₎ se han producido y que se caracteriza por absorción óptica, sin información estructural disponible todavía.

Oxihaluros conocidas de einsteinium incluyen EsOCl, EsOBr y Esoi. Se sintetizan por tratamiento de un trihaluro con una mezcla de vapor de agua y el haluro de hidrógeno correspondiente: por ejemplo, ESCL ₃ + H ₂ O / HCl para obtener EsOCl.

Compuestos Organoeinsteinium

La alta radiactividad de einsteinium tiene un uso potencial en terapia de radiación, y los complejos organometálicos han sido sintetizados a fin de entregar átomos de einsteinio a un órgano apropiado en el cuerpo. Los experimentos se han realizado en la inyección de einsteinium citrato (así como compuestos fermium) a perros. Einsteinium (III) también se incorporó en beta-dicetona complejos quelatos, desde complejos análogos con lantánidos mostraron previamente fuerte UV-excitado luminiscencia entre los compuestos metallorganic. Al preparar einsteinio complejos, los iones de Es ³⁺ eran 1.000 veces diluidas con iones Gd ^3+. Esto permitió reducir el daño de la radiación de modo que los compuestos no se desintegran durante el período de 20 minutos requeridos para las mediciones. La luminiscencia que resulta de Es ³⁺ era demasiado débil para ser detectado. Esto se explica por las energías relativas desfavorables de los componentes individuales del compuesto que obstaculizaron la transferencia eficiente de la energía a partir de la matriz de quelato de iones de Es ^3+. Conclusión similar se elaboró para otros actínidos americio, berkelium y fermio.

Sin embargo luminiscencia de iones Es ³⁺ se observó en soluciones de ácido clorhídrico inorgánicos, así como en solución orgánica con di (2-etilhexil) ácido ortofosfórico. Se muestra un pico ancho a aproximadamente 1064 nanómetros (media de ancho alrededor de 100 nm) que puede ser resonante excitado por la luz verde (ca. 495 nm de longitud de onda). La luminiscencia tiene una duración de varios microsegundos y el rendimiento cuántico por debajo de 0,1%. El relativamente alto, en comparación con lantánidos, las tasas de descomposición no radiante en Es ³⁺ se asociaron con la interacción más fuerte de f-electrones con los electrones en Es ³⁺ interiores.

Aplicaciones

No hay casi ningún uso para cualquier isótopo de einsteinium fuera de la investigación científica básica con el objetivo de producción de más alta elementos transuránicos y transactinides.

En 1955, mendelevio se sintetizó mediante la irradiación de un objetivo que consiste en aproximadamente 10 átomos de ^{9 253} Es en el ciclotrón de 60 pulgadas en Berkeley Laboratory. Los ²⁵³ Es resultantes (α, n) ²⁵⁶ de reacción Md produjeron 17 átomos del nuevo elemento con el número atómico de 101.

El isótopo raro se ve favorecida einsteinium-254 para la producción de elementos ultrapesado debido a su gran masa, relativamente larga vida media de 270 días, y la disponibilidad en cantidades significativas de varios microgramos. Por lo tanto einsteinium-254 se utilizó como un objetivo en el intento de síntesis de Ununennio (elemento 119) en 1985 por un bombardeo de calcio-48 iones en el superHILAC acelerador lineal en Berkeley, California. No se identificaron átomos, el establecimiento de un límite superior para la sección transversal de esta reacción a 300 nanobarns.

Einsteinium-254 fue usado como el marcador de calibración en el espectrómetro de análisis químico (" alfa dispersión analizador de superficie ") de la Surveyor 5 sonda lunar. La gran masa de este isótopo reduce la superposición espectral entre las señales del marcador y los elementos más ligeros estudiados de la superficie lunar.

Seguridad

La mayor parte de los datos de toxicidad disponibles einsteinium origina de la investigación con animales. Después de la ingestión por las ratas, sólo alrededor del 0,01% einsteinium termina en el torrente sanguíneo. A partir de ahí, alrededor del 65% se destina a los huesos, donde permanece durante unos 50 años, el 25% a los pulmones (vida media biológica de unos 20 años, aunque se vuelve irrelevante por los cortos períodos de semidesintegración de los isótopos einsteinio), 0.035 % de los testículos o el 0,01% hasta los ovarios - donde einsteinium estancias indefinidamente. Alrededor del 10% de la cantidad ingerida se excreta. La distribución de einsteinium sobre las superficies óseas es uniforme y es similar a la de plutonio.