Su descubrimiento ha sido adjudicado de forma oficial a los investigadoresjaponeses del laboratorioRiken, que lograron sintetizar y observar el elemento a finales de 2015, convirtiéndose así en el primer elemento sintético en ser producido en Japón, como resultado de la desintegración del elemento 115 (moscovio). Su nombre proviene de la palabra "Nihon", el término utilizado para designar aJapón en sulengua nativa.[7] Es un elemento radiactivo cuyo isótopo más estable conocido, nihonio-286, tiene unavida media de 20 segundos.
En la tabla periódica, es un elemento transactínido del bloque p, y es miembro del séptimo período dentro del grupo del boro, aunque no se realizó ningún experimento químico que haya confirmado que este se comporte como el homólogo más pesado que eltalio dentro de este grupo. Se cree que el nihonio tenga algunas propiedades similares a la de sus homólogos más livianos, es decir,boro,aluminio,galio,indio y talio, aunque también debería mostrar varias diferencias con estos. A diferencia de otros elementos del bloque p, se prevé que muestre algunas características demetales de transición.
Se sabe muy poco sobre el nihonio, ya que sólo se ha fabricado en cantidades muy pequeñas que decaen en segundos. La vida anómalamente larga de algunos nucleidos superpesados, incluidos algunos isótopos del nihonio, se explica por la teoría de la "isla de estabilidad". Los experimentos apoyan la teoría, ya que las vidas medias de los isótopos de nihonio confirmados aumentan de milisegundos a segundos a medida que se añadenneutrones y se aproxima la isla. Se ha calculado que el nihonio tiene propiedades similares a sus homólogosboro,aluminio,galio,indio ytalio. Todos, excepto el boro, sonmetales de postransición, y se espera que el nihonio sea también un metal de postransición. También debería mostrar varias diferencias importantes respecto a ellos; por ejemplo, el nihonio debería ser más estable en elestado de oxidación +1 que en el estado +3, como el talio, pero en el estado +1 el nihonio debería comportarse más como laplata y elastato que el talio. Los experimentos preliminares realizados en 2017 mostraron que el nihonio elemental no es muyvolátil; su química permanece en gran medida inexplorada.
Su descubrimiento fue reclamado conjuntamente por un equipo de científicos en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en losEstados Unidos y un grupo de Dubna,Rusia, entre el 2003 y el 2004, así como por los investigadores japoneses en el laboratorio Riken, que lograron sintetizar y observar el elemento, convirtiéndose así en el primer elemento sintético en ser producido en Japón.
LaUnión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) denominó temporalmente al elemento comoUnuntrium. Este nombre no es más que una identificación sistemática que se le da a los nuevos elementos, siguiendo un procedimiento utilizado por laIUPAC, que identifica los elementos sin nombre por su número atómico: (“ununtri”) significa (“un un tres”), con la terminación (“ium”), un sufijo estándar para los elementos químicos en inglés.[8]
Los investigadores del Centro RIKEN Nishina —Center for Accelerator-based Science, (RNC)— lograron generar una cadena de seis desintegraciones alfa consecutivas, producidas en los experimentos realizados en la fábrica de radioisótopos RIKEN —Radioisotope Beam Factory (RIBF)—, identificado de manera concluyente el elemento 113 a través de las desintegraciones a nucleidos hijos bien conocidos. El resultado, publicado en la revista Journal of Physical Society de Japón, fue el primer paso para reclamar los derechos del nombre del elemento 113 para Japón.[9][10]
El elemento 113 se sintetizó enJapón a finales de 2015.[11]
El logro del descubrimiento del nihonio se ha atribuido oficialmente al RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science de Japón.[12]
El elemento recibió oficialmente el nombre en inglés denihonium mediante una comunicación de la IUPAC del 28 de noviembre de 2016, traducido al español comonihonio.[5]
El nombre "nihonium" proviene de lapalabra japonesa para «Japón» (日本,Nihon?), en un claro homenaje al país donde ha sido descubierto.[12]
De acuerdo a lanomenclatura de Mendeleyev para elementos innominados y aún no descubiertos, debería haberse denominadoeka-talio odvi-indio. Sin embargo, según las recomendaciones de laIUPAC publicadas en 1979, el elemento se denominó provisionalmenteununtrio (con el símbolo correspondienteUut),[13] unnombre sistemático del elemento con el que se pudo identificarlo, hasta que el descubrimiento del elemento fue confirmado, recibiendo su nombre oficial definitivo de nihonio. No obstante, estas recomendaciones fueron ignoradas en algunos medios científicos, donde se designaba comoelemento 113, con el símbolo (113), o simplemente113.[3]
Se han medido muy pocas propiedades del nihonio o de sus compuestos, debido a su producción extremadamente limitada y costosa y al hecho de que decae muy rápidamente. Las propiedades del nihonio siguen siendo en su mayoría desconocidas y sólo se dispone de predicciones.
Niveles de energía atómica de los electrones s, p y d más externos del talio y el nihonio[14]
El nihonio es el primer miembro de la serie de elementos 7p y el elemento más pesado delgrupo 13 en la tabla periódica, por debajo delboro, elaluminio, elgalio, elindio y eltalio. Todos los elementos del grupo 13, excepto el boro, son metales, y se espera que el nihonio siga su camino. Se prevé que el nihonio muestre muchas diferencias con sus homólogos más ligeros. La razón principal es lainteracción espín-órbita (SO), que es especialmente fuerte para los elementos superpesados, porque sus electrones se mueven mucho más rápido que en los átomos más ligeros, a velocidades cercanas a lavelocidad de la luz.[15] En relación con los átomos de nihonium, baja los niveles de energía de los electrones 7s y 7p (estabilizando esos electrones), pero dos de los niveles de energía de los electrones 7p se estabilizan más que los otros cuatro.[16] La estabilización de los electrones 7s se denominaefecto de par inerte, y la separación de la subcapa 7p en las partes más y menos estabilizadas se denomina división de la subcapa. Los químicos computacionales ven la división como un cambio del segundo,número cuántico azimutall, de 1 a 1/2 y 3/2 para las partes más y menos estabilizadas de la subcapa 7p, respectivamente.[15][17] Para fines teóricos, la configuración electrónica de valencia se puede representar para reflejar la división de la subcapa 7p como 7s2 7p1/21.[3] Se espera que la primera energía de ionización del nihonio sea 7. 306 eV, la más alta entre los metales del grupo 13.[3] Debería existir una división de subcapas similar para los niveles de electrones 6d, siendo cuatro 6d3/2 y seis 6d5/2. Ambos niveles se elevan para estar cerca en energía a los 7s, lo suficientemente altos como para posiblemente ser químicamente activos. Esto permitiría la posibilidad de compuestos de nihonio exóticos sin análogos del grupo 13 más ligeros.[16]
Las tendencias periódicas predecirían que el nihonio tiene un radio atómico mayor que el del talio debido a que se encuentra unperíodo más abajo en la tabla periódica, pero los cálculos sugieren que el nihonio tiene un radio atómico de alrededor de 170 pm, al igual que el talio, debido a la estabilización y contracción relativista de sus orbitales 7s y 7p1/2. Por lo tanto, se espera que el nihonio sea mucho más denso que el talio, con una densidad prevista de alrededor de 16 a 18 g/cm3 en comparación con los 11,85 g/cm3 del talio. , ya que los átomos de nihonio son más pesados que los átomos de talio pero tienen el mismo volumen, como el talio. Se ha pronosticado que los puntos de fusión y ebullición del nihonio serán de 430 °C y 1100 °C respectivamente, superando los valores del galio, el indio y el talio, siguiendo tendencias periódicas .[3][4] El nihonio debería tener unmódulo volumétrico de 20,8 GPa, aproximadamente la mitad que el talio (43 GPa).
Se espera que la química del nihonio sea muy diferente a la deltalio. Esta diferencia se deriva de la división espín-órbita de la capa 7p, lo que da como resultado que el nihonio se encuentre entre dos elementos de capa cerrada relativamente inertes (copernicio yflerovio), una situación sin precedentes en la tabla periódica.Se espera que el nihonio sea menos reactivo que el talio, debido a la mayor estabilización y la inactividad química resultante de la subcapa 7s en nihonio en comparación con la subcapa 6s en talio. Elpotencial estándar de electrodo para el par Nh+/Nh se prevé que sea de 0,6 V. El nihonio debería ser unmetal noble.
Los elementos del grupo metálico 13 se encuentran típicamente en dosestados de oxidación: +1 y +3. El primero resulta de la participación de un solo electrón p en el enlace, y el último resulta de la participación de los tres electrones de valencia, dos en la subcapa s y uno en la subcapa p. Al descender en el grupo, las energías de los enlaces disminuyen y el estado +3 se vuelve menos estable, ya que la energía liberada al formar dos enlaces adicionales y alcanzar el estado +3 no siempre es suficiente para compensar la energía necesaria para involucrar a los electrones s. Por lo tanto, para el aluminio y el galio +3 es el estado más estable, pero +1 gana importancia para el indio y para el talio se vuelve más estable que el estado +3. Se espera que Nihonium continúe esta tendencia y tenga +1 como su estado de oxidación más estable.[3]
↑No confundir con elniponio (en inglésnipponium), nombre propuesto porMasataka Ogawa para un supuesto nuevo elemento que posteriormente se ha identificado con elrenio.
↑Hoffman, D; Lee, D; Pershina, V (2006). «Transactinides and the future elements». En Morss; Edelstein, N; Fuger, J, eds.The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements(en inglés) (Tercera edición). Dordrecht: Springer Science+Business Media.ISBN978-1-4020-3555-5.OCLC1113045368.
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↑Stysziński, Jacek (2010). "Why do we Need Relativistic Computational Methods?". Relativistic Methods for Chemists. Challenges and Advances in Computational Chemistry and Physics. Vol. 10. pp. 139–146. doi:10.1007/978-1-4020-9975-5_3.ISBN 978-1-4020-9974-8.
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↑abFægri Jr., Knut; Saue, Trond (2001). «Diatomic molecules between very heavy elements of group 13 and group 17: A study of relativistic effects on bonding».The Journal of Chemical Physics115 (6): 2456.Bibcode:.2456F 2001JChPh.115 .2456F.doi:10.1063/1.1385366.
↑El número cuántico corresponde a la letra del nombre del orbital electrónico: 0 a s, 1 a p, 2 a d, etc.
