LOS NUEVOS EKA Y DVI: Protactinio  y Renio

 

El EKA TANTALIUM, será el primer metal de los especulados por Mendeléev encontrados en el siglo XX, nada menos que cuarenta y cinco años después de su predicción. Va a ocurrir en el transcurso de las investigaciones sobre los componentes de las series radiactivas, en este caso la del ACTINIUM. En 1913, se habían asignado lugares y grupos en la tabla periódica a los elementos radiactivos: al RADIUM  el grupo II, al ACTINIUM el III, al THORIUM, el IV, y al URANIUM el VI. )Cómo estaba la tabla de Mendeléev, a comienzos del siglo XX? Dividida en ocho grupos o columnas, y distribuida en cinco periodos con diez series (filas), presentaba varios huecos que se rellenaban con los consabidos ekas.

GRUPOS	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Elementos típicos	Li	Be	B	C	N	O	F
PERÍODO   ser.1   1           ser.2	Na   K	Mg        Ca	Al   Sc	Si   Ti	P   V	S   Cr	Cl   Mn	Fe,Co,Ni
PERÍODO ser 3   2           ser 4	Cu   Rb	Ln   Sr	Ga   Y	Ge   Zr	As   Nb	Se   Mo	Br   EKA Mn	Ru,Rh,Pd
PERÍODO ser 5   3           ser 6	Ag   Cs	Cd   Ba	In	Sn   Ce	Sb	Te	I
PERÍODO ser 7   4           ser 8					Ta	W	DVI Mn	Os,Ir,Pt
PERÍODO ser 9   5           ser 10	Au   EKA Cs	Hg     Ra	Tl     Ac	Pb Th	Bi   EKA Ta	Po   U	EKA  I ?
ÓXIDOS	R2O	R2O2 RO	R2O3	R2O4 RO2	R2O5	R2O6 RO3	R2O7	R2O8 RO4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uno de los huecos  correspondería a un metal pentavalente que se supone debería ser el precursor del ACTINIUM, pero  para  poder convertirse en éste, tendría que ser un emisor α, si se aplican las leyes de desintegración que recientemente habían descubierto Soddy y Fajans. La paternidad del descubrimiento la disputan los dos equipos que estudiaban dicha desintegración. Por una parte, el alemán Hahn y la austríaca Lise Meitner en Berlín, y por otro los americanos Soddy y Cranston. 

Entre marzo y  octubre de 1913, Fajans y Göhring del equipo de Soddy, descubren el uranio X2, producto de la emisión β del uranio X1, y consideran que el UX2 es un isótopo del elemento buscado del grupo V. Lo llaman BREVIUM porque su semivida era de apenas 1,17 minutos, aunque aclaran que puede no ser la sustancia madre del ACTINIUM. Las propiedades deberían corresponder al tan buscado eka tántalo; esto es lo que pronostica Soddy.

El francés Picard, en 1917 supuso un mecanismo para conseguir a través de la desintegración radiactiva el buscado eka tántalo. Había aislado lo que llamó el actinio uranio (AcU), alfa emisor; el intermedio sería el URANIO Y.

     Los procesos serían:       AcU - α = UY                UY - β = EkTa                        EkTa - α = Ac. 

En diciembre de ese mismo año, el equipo de Soddy y Cranston de la universidad de Glasgow, envían a publicación el descubrimiento del eka tantalio o eka tántalo, por desintegración beta del Uranio Y,  pero no aportaron suficientes datos, con lo cual se les adelantó el equipo de Hahn.

Hahn y Meitner parten de la pechblenda e intentan un diferente método de separación, buscando la fracción que contenga el TANTALIUM; es evidente que si se trata de un EKA, su comportamiento químico será semejante y deberá aparecer allí. Sobre esa base trabaja Meitner, ya que Hahn tuvo que enrolarse en la sección que estudiaba los gases de guerra, dirigida por Haber ^[1] , una vez comenzada  la primera guerra mundial. Después de cuatro años de trabajo con enormes dificultades, porque el suministro de pechblenda era muy complejo, el 16 de marzo de 1918 publican en el Physikalische Zeitschrift, un trabajo con el título "La sustancia madre del ACTINIUM, un nuevo elemento de larga vida media". En él se puede leer: 

"La suposición de que la pechblenda era una buena sustancia de partida estaba plenamente justificada. De ello se deriva el éxito en el descubrimiento de un nuevo elemento radiactivo, demostrando que se trata de la sustancia madre del actinium. Por ello proponemos para él el nombre de PROTACTINIUM"  

El PROTACTINIUM, con símbolo Pa, por ser el primer elemento (proto ^[2] )  de la descomposición radiactiva de aquél, no va a ser admitido fácilmente; ni siquiera su símbolo.

En la propia Alemania, Mayer, pretende homenajear a la verdadera artífice del descubrimiento, Lise Meitner ^[3] y propone el nombre de LISONIUM o LISOTTONIUM, con símbolo Lo, que considera mucho más lógico que el Pa.

En junio de 1918, Soddy partiendo esta vez de la pechblenda, consigue una pequeña cantidad de PROTACTINIUM, estudiando sus características radiactivas,  las curvas de desintegración y aceptando el nombre propuesto por Lise Meitner.

 

De todas formas, ninguno de los dos equipos aisló realmente el elemento, puesto que hay que partir de por lo menos 500kg de uranio puro para obtener tan sólo 60mg de actinio. Sólo diez años más tarde, en 1927, el equipo formado por los alemanes  Grosse y Agruss, logró obtener los dos primeros miligramos de pentóxido de protactinio partiendo de gran cantidad de residuos de pechblenda de Joaquimsthal. Primero, los trataron con clorhídrico y después fundieron con hidróxido sódico la porción insoluble rica en sílice. Junto con el circonio, precipitado como ortofosfato, se encontró el protactinio, que separaron por cristalización fraccionada. Sólo en 1934, consiguió Grosse reducir el óxido ^[4] y obtener el protactinio puro, resultando ser un isótopo del URANIUM Z y del URANIUM X2.   De esta manera se fue completando la familia radiactiva del actinio, que comenzaba en el actinio uranio de Picard.

Sin embargo todos los  equipos de investigación se equivocaron en la identificación del PROTACTINIUM con el EKA TANTALIUM  de Mendeléev, error muy corriente en la primera mitad del siglo XX, debido a la dificultad en encuadrar a los elementos posteriores al ACTINIUM, hasta los trabajos de Seaborg. Por lo tanto el PROTACTINIUM será realmente un EKA LANTANIUM y nunca lo predicho por Mendeléev.

 

Posteriormente se rellenarán los huecos destinados al EKA MANGANESIUM y al DVI MANGANESIUM. Los pesos atómicos previstos para estos elementos serán de 100 y 190 respectivamente, según los pronósticos de Mendeléev. Pues bien, ya desde 1846, se realizaron indirectamente y sin saberlo, los "descubrimientos" de estos elementos, y por lo tanto antes de que se generara la tabla mencionada. La búsqueda de ambos se realiza en las menas del platino, y en los minerales que contienen niobio y tantalio.  

Propiedades que Mendeléev, suponía para el DVI MANGANESO:

 

Para el EKA MANGANESO

     Veamos como se desarrolla la investigación, búsqueda y nominaciones de ambos elementos.

Hermann, en 1846 descubre el ILMENIUM ^[5] que acompañaba al niobio y al tantalio, consigue separarlo por cristalización fraccionada, y treinta años después aísla en los residuos del ilmenio, separado a partir de los fluoruros dobles, un nuevo metal, que denomina NEPTUNIUM  (regresando a la costumbre planetaria, en las nominaciones) que considera como el DVI MANGANESIUM. Marignac, en el 1872, asegura que el tal ILMENIUM es una mezcla de niobio, tantalio y titanio, y Rose, que se trata de niobio impuro. El mismo científico, años atrás había identificado el PELOPIUM, posible eka manganeso, del cual decía Hermann se trataba también de niobio impuro.

Las investigaciones con las menas del platino continúan y en ellas el investigador ruso Kern descubre el 28 de junio de 1877, el elemento que llama DAVYUM, en honor al científico inglés, con símbolo Da, que incluso aparece en las  primeras tablas periódicas ^[6] hasta el 1895, en el hueco del elemento 75, el DVI MANGANESIUM, aunque no consigue identificar correctamente su espectro,  Kern le atribuye las siguientes propiedades:

 

Como se puede apreciar, no coinciden excesivamente. Más tarde  Mallet demostró en 1898 que era una mezcla de iridio, rodio y hierro, por eso producía el precipitado rojo con tiocianato.

     En el intermedio, siempre que se producía una pérdida de masa en los análisis de minerales de platino de los yacimientos más dispersos, se achacaba a la presencia del Davio. Incluso en 1950, Druce, ya atestiguado, comprobado y bautizado el elemento 75, defendió la existencia del Davio, en los minerales de platino de Borneo.

Seguía sin aparecer el elemento previsto, hasta que Barriere, al año siguiente, afirma haberlo encontrado en una monacita, y inmediatamente lo bautiza como LUCIUM (Lc), que llama así por emplearlo en la iluminación con gases incandescentes. Su masa atómica era de 104. Sin embargo el espectro ultravioleta demostró que el LUCIUM y el YTRIUM eran idénticos ^[7] .

 

En 1897, Boucher y Ruddoc, en residuos de fundición de hierro, aíslan un metal puro, con características específicas, pero que se "parecía demasiado al molibdeno", por lo cual nunca llegó a ser nominado. También en minerales de molibdeno, Ogawa cree aislar en 1909, el tan buscado 43, que llama NIPPONIUM ^[8] (el primer metal japonés con símbolo Np, que había sido empleado antes para el desaparecido neptunio). Este elemento también será encontrado por Evans. El peso atómico de 100, determinado para él, lo sitúa entre el molibdeno y el rutenio, pero el espectro de rayos X, no confirma dicha situación. Siguen sin aparecer los nuevos metales, y por lo tanto la búsqueda continúa.

En 1917, Gerber considera haberlos encontrado, en minerales de molibdeno y tungsteno, y propone a los elementos 43 y 75, como NEOMOLIBDENUN y NEOTUNGSTENUN, respectivamente. Siete años después Bosanquet y Keeley, también en minerales de manganeso y usando la espectroscopia de rayos X, creen haber encontrado el primero que llaman MOSELEYUM, en honor de Moseley  que había muerto poco  antes, a los 27 años, durante la primera guerra mundial, en el sitio de Gallípoli, en las puertas de los Dardanelos, cerca de Estambul. Sin embargo, el año anterior (1924) un equipo de investigación alemán formado por Noddac, Tacke y Berg, consiguen aislarlos del mineral columbita donde también se había encontrado el niobio y el tantalio. Los identifican a partir de unas rayas del espectro de rayos X. Los nombres se van a modificar, y el EKA MANGANESIUM será bautizado como MASURIUM con símbolo Ma, derivado de MASURIA provincia alemana de Prusia oriental ^[9]   y al  DVI MANGANESIUM como  RHENIUM, con símbolo Re, en honor del río RIN antiguamente RHENUS, río sagrado en la mitología germánica ^[10] . El comunicado lo realiza Nernst, en la Academia prusiana de Ciencias, el 11 de junio de 1925.

Del MASURIUM, se identificarán los óxidos y caracterizarán sus propiedades, rayas espectroscópicas etc, pero aunque se lograron obtener grandes cantidades de rhenium, no era acompañado por una cantidad similar de masurium. Precisamente estas dudas sobre su existencia, motivaron que Noddack, no fuera invitado al congreso de Química de Könisberg (actualmente Kaliningrado), capital de la Masuria, donde quería exponer toda la química del nuevo elemento. Aún  así su nombre durará más de veinte años como  metal 43. Hasta este momento se emplearon procedimientos clásicos para encontrar al elemento; esto es, buscando entre las menas de metales semejantes, del mismo grupo de la tabla periódica o de los grupos próximos, e intentando descubrir algún indicio (rayas espectroscópicas), que permitiera distinguirlo.