Rutherfordio

Los actínidos concluyen formalmente en el laurencio (elemento 103), con el llenado completo de la subcapa 5f. El rutherfordio (104) inaugura la serie de transactínidos al situarse en el bloque d del periodo 7, ubicándose directamente debajo del hafnio en el grupo 4. Marca el inicio de los elementos superpesados donde los electrones comienzan a ocupar de nuevo orbitales 6d, permitiendo verificar si las pautas de valencia y reactividad química periódica continúan vigentes en átomos ultra-masivos.

La química de átomos individuales («single-atom chemistry») exige sistemas totalmente robotizados. El átomo recién nacido en el blanco del acelerador es expulsado por retroceso nuclear y transportado por un flujo de gas helio con microgotas de aerosol hacia un módulo de reacción química. En apenas unos segundos, el átomo se volatiliza como cloruro o se inyecta en una columna cromatográfica líquida. Detectores de silicio registran su desintegración alfa, deduciendo su comportamiento químico a partir del tiempo retenido.

Aunque solo se han fabricado unos pocos cientos de átomos en toda la historia, los cálculos teóricos predicen que, a temperatura ambiente, el rutherfordio sería un metal sólido plateado de extraordinaria densidad (cercana a diecisiete gramos por centímetro cúbico). Sin embargo, nunca se podrá forjar una pieza real porque el calor emitido por su radiactividad derretiría y vaporizaría el metal casi instantáneamente.

Los primeros isótopos descubiertos de rutherfordio tenían vidas de apenas microsegundos, desintegrándose de forma casi instantánea por fisión espontánea. Sin embargo, el rutherfordio-267 posee ciento sesenta y tres neutrones, aproximándose a la capa cuántica cerrada de neutrones N=162. Esta estructura nuclear deformada frena drásticamente la fisión, prolongando su semivida hasta más de una hora. Su relativa longevidad proporciona a los radioquímicos una ventana temporal inestimable para realizar experimentos químicos complejos en fase líquida.

Los elementos superpesados se producen en aceleradores y suelen existir durante muy poco tiempo. Los científicos transportan los átomos recién creados hasta equipos automáticos que los hacen reaccionar con otras sustancias o miden cómo se adhieren a distintas superficies. Después registran su desintegración radiactiva. Aunque no pueden reunir una muestra visible, estas mediciones permiten deducir algunas propiedades químicas.

Los investigadores comparan compuestos de rutherfordio y hafnio para comprobar si ambos elementos se comportan de forma parecida. En algunos experimentos, un compuesto de rutherfordio se desplazó más lejos por un sistema calentado antes de quedar retenido, señal de que era más volátil en esas condiciones. Estas pruebas permiten estudiar un elemento del que solo se producen cantidades minúsculas y que se desintegra rápidamente.

Para crear un núcleo de rutherfordio es necesario superar la inmensa repulsión electrostática de Coulomb entre dos núcleos positivos. En el método de «fusión caliente», un acelerador lineal impulsa iones de neón-22 o carbono-12 a un diez por ciento de la velocidad de la luz contra un blanco giratorio de plutonio-242 o californio-249. En una de cada mil millones de colisiones, los núcleos se fusionan formando un núcleo compuesto excitado que sobrevive evaporando neutrones residuales.