La ricerca condotta su moscovio e nihonio ha evidenziato che questi elementi sono più reattivi rispetto a flerovio e sono soggetti a significativi effetti relativistici. Questo studio ha contribuito ad ampliare la nostra comprensione degli elementi superpesanti e delle loro potenziali applicazioni.
Un team internazionale di scienziati provenienti da GSI/FAIR a Darmstadt, dall’Università Johannes Gutenberg di Magonza e dall’Istituto Helmholtz di Magonza ha recentemente condotto una ricerca che ha permesso di determinare con successo le proprietà chimiche di moscovio e nihonio, rispettivamente gli elementi 115 e 113. In particolare, moscovio è attualmente l’elemento più pesante mai studiato chimicamente.
Questo studio, pubblicato su Frontiers in Chemistry, ha rivelato che sia moscovio che nihonio sono più reattivi chimicamente rispetto a flerovio, elemento 114 precedentemente studiato presso GSI/FAIR. Questa scoperta ha permesso di esplorare gli Effetti Relativistici in Chimica, offrendo nuove prospettive sulla classificazione e la struttura della tavola periodica nella regione degli elementi superpesanti.
Man mano che gli elementi diventano più pesanti, i numerosi protoni presenti nel nucleo accelerano gli elettroni che ruotano attorno ad esso a velocità sempre più elevate, dando luogo a effetti che possono essere spiegati solo attraverso la teoria della relatività di Einstein. Questo fenomeno rende gli elettroni più pesanti e influisce sulle proprietà chimiche degli elementi.
Ad esempio, nel piombo, elemento 82, gli effetti relativistici sono già evidenti e contribuiscono ai processi chimici, come ad esempio nelle batterie al piombo. Elementi vicini come tallio e bismuto mostrano comportamenti diversi, con l’effetto relativistico che è localizzato principalmente nel piombo.
Il flerovio, elemento 114, è stato scoperto e studiato chimicamente solo negli ultimi 20 anni, rivelando caratteristiche molto diverse dal piombo, essendo meno reattivo chimicamente e in grado di trasformarsi facilmente in gas. Per comprendere appieno le differenze rispetto al piombo, è stato necessario studiare anche i due elementi successivi, nihonio e moscovio.
Nonostante siano stati condotti alcuni studi preliminari sulla chimica del nihonio, fino ad ora non erano stati ottenuti risultati significativi sulla chimica del moscovio, dato che l’isotopo più adatto di quest’ultimo esiste solo per brevi istanti.
La collaborazione internazionale presso il GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung a Darmstadt, in Germania, ha permesso di raggiungere importanti traguardi nella sintesi degli elementi superpesanti. I risultati ottenuti hanno evidenziato una maggiore reattività chimica di nihonio e moscovio rispetto al flerovio.
Attraverso l’utilizzo di tecniche sperimentali avanzate, è stato possibile studiare la reattività chimica di questi elementi, confermando l’importanza degli effetti relativistici nella determinazione delle loro proprietà chimiche.
La ricerca ha dimostrato che gli elementi superpesanti sono meno reattivi rispetto ai loro omologhi più leggeri, un comportamento attribuibile all’inerzia associata agli effetti relativistici. In particolare, il flerovio si è rivelato essere un metallo poco reattivo, simile ai gas nobili non reattivi, a causa della presenza di gusci elettronici (sub)chiusi.
Questi risultati non solo confermano l’influenza della teoria della relatività di Einstein nella tavola periodica, ma stabiliscono anche un nuovo record per l’elemento più pesante mai studiato chimicamente.
Le prospettive future riguardanti l’utilizzo di questi nuovi elementi sono ancora incerte, ma con il progresso tecnologico potrebbero emergere nuove opportunità per l’applicazione di materiali innovativi in settori come le batterie, la medicina e altre tecnologie avanzate.
La ricerca condotta a Darmstadt ha aperto nuove possibilità per la struttura internazionale FAIR, offrendo agli scienziati un vantaggio nella comprensione e nell’applicazione di questi nuovi materiali.
Riferimento: Manifestazione degli effetti relativistici nelle proprietà chimiche di nihonio e moscovio rivelata da studi di cromatografia su gas di A. Yakushev, J. Khuyagbaatar, Ch. E. Düllmann, M. Block, R. A. Cantemir, D. M. Cox, D. Dietzel, F. Giacoppo, Y. Hrabar, M. Ilia, E. Jäger, J. Krier, D. Krupp, N. Kurz, L. Lens, S. Löchner, Ch. Mokry, P. Mo a, V. Pershina, S. Raeder, D. Rudolph, J. Runke, L. G. Sarmiento, B. Schausten, U. Scherer, P. Thörle-Pospiech, N. Trautmann, M. Wegrzecki e P. Wieczorek, 6 settembre 2024, Frontiers in Chemistry. DOI: 10.3389/fchem.2024.1474820
