¿Cómo se desarrolló la historia de los elementos químicos sintéticos?

En el próspero siglo XXI, no es imposible utilizar métodos artificiales para transformar un elemento químico en otro. Los científicos no sólo aprendieron que los átomos están hechos de núcleos, que están hechos de protones, neutrones y electrones, sino que también dominaron las técnicas para derribar núcleos de protones, dividirlos y recombinarlos en nuevas armas. Fue el químico y físico británico Rutherford quien sentó las bases teóricas y experimentales de este trabajo de investigación.

En 1910, Rutherford realizó el famoso experimento de bombardear una lámina de oro con partículas alfa. Descubrió que la mayoría de las partículas alfa podían atravesar la lámina de oro y continuar avanzando, y algunas de las partículas alfa cambiaron su dirección original, pero el ángulo de cambio no era grande. Sólo unas pocas partículas alfa rebotan como si hubieran chocado contra un objeto duro e impenetrable.

Rutherford creía que este experimento demostraba que hay un pequeño núcleo en el átomo de oro, y que la masa y la carga positiva del átomo se concentran en el núcleo. Cuando las partículas alfa pasan a través de la parte espacial de un átomo, pueden pasar suavemente sin resistencia, pero si chocan contra el núcleo, se repelen entre sí (tanto las partículas alfa como el núcleo están cargados positivamente), y las partículas alfa se repelen entre sí (tanto las partículas alfa como el núcleo están cargados positivamente) se recuperó.

Rutherford imaginó que había 79 protones y 118 neutrones en el núcleo de oro. Era demasiado pesado y la fuerza repulsiva entre las partículas alfa y el núcleo de oro era demasiado grande para volar el núcleo de oro. Si se toman dos medidas: por un lado, bombardear con partículas alfa de alta energía; por otro, el objeto bombardeado se transforma en un núcleo ligero, como por ejemplo un núcleo de nitrógeno (que contiene 7 protones y 7 neutrones). Entonces, la fuerza de repulsión entre las partículas alfa y los núcleos de nitrógeno es mucho menor, y tal vez las partículas alfa de alta energía puedan volar los núcleos de nitrógeno.

Los resultados del experimento son de hecho lo que pensaba Rutherford. Después de que la partícula alfa ingresa al núcleo de nitrógeno, los dos protones y dos neutrones de la partícula alfa se recombinan con los siete protones y siete neutrones del núcleo de nitrógeno para convertirse en un átomo de hidrógeno y un átomo de oxígeno.

Después de que el núcleo de un átomo explota, se convierte en otros dos átomos, lo que significa que los químicos ya pueden sintetizar elementos químicos de forma artificial. El descubrimiento de Rutherford también cambió la teoría de que "los elementos nunca cambian" en el campo de la química desde el siglo XIX. De hecho, la exploración de este científico que ganó el Premio Nobel de Química en 1908 fue innovadora.

Aunque Rutherford obtuvo algunos elementos ligeros tras dividir el átomo, también es posible obtener elementos pesados ​​mediante métodos artificiales. Siempre que se pueda construir un "cañón" más potente para emitir varias partículas de alta energía, se podrá lograr el objetivo. En 1929, Lawrence, profesor de física de la Universidad de California, diseñó un ciclotrón. Acelerar partículas cargadas a velocidades cercanas a la velocidad de la luz tiene una energía extremadamente alta.

A partir de 1940, los químicos estadounidenses Seaberg y MacMillan utilizaron partículas de alta energía producidas por ciclotrones para bombardear objetivos hechos de diferentes elementos, y sucesivamente utilizaron métodos artificiales para producir 9 elementos artificiales como el americio y el curio. Hasta ahora, los elementos del 95 al 112 descubiertos por científicos de todo el mundo se produjeron todos durante reacciones nucleares.