El (segundo) elemento más escaso

No todos los elementos químicos son igual de abundantes: el hidrógeno compone el 75% de la materia del universo , el helio un 23% y en el 2% restante encontramos los otros 96 que ocurren de manera natural (el resto hasta los 118 totales se sintetizan de manera artificial).

Casi toda la materia del universo es igual que el gas que hay en este botellín. Menudo chasco. (Fuente)

En nuestro planeta, las cosas son un poco diferentes (básicamente porque es sólido), pero sorprenden: un 46% de la masa de la corteza terrestre está compuesta por oxígeno. Esto es porque una enorme cantidad de los metales y demás elementos que la componen están oxidados. El silicio es el segundo elemento más común en la corteza terrestre (27,7%) seguido del aluminio (8%), el hierro (5%) y le siguen unos cuantos elementos comunes como el calcio, el sodio, el magnesio y el potasio. A partir del titanio (0,44%), las cosas empiezan a ser relativamente escasas.

Bajando más por la lista, el uranio forma el 0,00018% de la corteza, el oro un 0,00000011% y el elemento natural menos común que aparece en la lista de Wikipedia es el osmio, con un 0,000000001% en abundancia pero, teniendo en cuenta la masa del planeta y suponiendo que la corteza debe rondar el 1% de la masa del planeta entero, la cantidad de este último material sigue siendo enorme, con unos 600 millones de toneladas.

Pero existe un elemento tan escaso que sólo existen entre 1 y 30 gramos de él en toda la Tierra en cualquier momento dado. Hoy hablo del astato.

La cuestión, como siempre, es ¿POR QUÉ?

¿Os acordáis de lo que comentaba en esta entrada sobre isótopos (en realidad es sobre bombas atómicas)? Los átomos radiactivos tienden soltar parte de las partículas que los componen, lo que los termina convirtiendo en isótopos del mismo elemento o, incluso, en otros elementos totalmente difrentes, según si les da por soltar un sólo neutrón o por deshacerse también  de algunos protones.Pero el momento en el que estos átomos decidirán separarse es impredecible, así que se inventó el término vida media, que equivale al tiempo que tiene que pasar para que un átomo tenga el 50% de probabilidades de haber soltado parte de su núcleo o, lo que sería más o menos lo mismo, para que la mitad de la masa de un montón cualquiera de material radiactivo se haya transformado en otro isótopo o elemento.

Como ejemplo, pongamos el caso del Uranio-238. Preparáos para la parrafada.

Este es el isótopo más estable del uranio, con una vida media de unos 4.500 millones de años. Esto significa que si, por ejemplo, tenemos 1 kg de uranio, después de ese tiempo la mitad se habrá convertido en otra cosa. En este caso, 0.5 kg de torio-234, que tan sólo permanece estable durante 24 días. Al cabo de ese tiempo, la mitad de nuestros 0.5 kg de torio 234 se habrán convertido en proactinio-234, un material que permanece estable tan sólo 1.2 minutos antes de transformarse en uranio-234, que permanece de esta forma durante 240.000 años. La descomposición continuaría en torio-230, que se convertiría en radio-226 al cabo de 77.000 años. El radio-226 pasaría a ser radon-222 después de 1.600 años, que se convierte en polonio-218 a los 3.8 días, que a su vez pasa a ser plomo-214 a los 3.1 minutos. El plomo nos suena a un material más seguro, pero este isótopo sigue siendo radiactivo y, por tanto, es inestable. De hecho, a los 27 minutos suelta unos cuantos protones y neutrones y se convierte en bismuto-214. Hago una pausa para recordaros que hablaba del bismuto en esta entrada. Y recuerdo una vez más su aspecto:

Tenía que incluir un breve descanso en esta cadena. (Fuente)

La variante radiactiva de este material tan atractivo se convierte en polonio-214 a los 20 minutos. El polonio-214 tan tarda sólo 160 milisegundos en convertirse en otro isótopo del plomo, el plomo-210, que tarda 22 años en descomponerse en bismuto-210, que a su vez tarda 5 días en convertirse en polonio-210 y, finalmente, después de 140 días, se transforma en plomo-206, el isótopo estable y no radiactivo que utilizábamos en el día a día hasta que nos dimos cuenta de lo tóxico que era.

Esta es la cadena “normal” de descomposición del uranio-238 aunque, un número muy limitado de veces, algún átomo se vuelve loco y emite el número de partículas equivocado, convirtiéndose en algún elemento que no debería, como el berkelio o el astato y esa es la única manera de que ocurran de manera natural… La otra opción es detonar una bomba atómica, lo que generará también una pequeña cantidad de este elemento.

La uranita (óxido de uranio) mineral del que se extrae el uranio y probablemente la única fuente natural de astato. (Fuente)

Pero ya me he ido por las ramas.

La cuestión es que un átomo del isótopo más estable de astato tan sólo durará 8 horas antes de descomponerse, lo que hace que el estudio de sus propiedades sea muy complicado.

Como es muy difícil encontrarlo en la naturaleza por su escasez, suele obtenerse artificialmente en aceleradores de partículas estrellando núcleos de helio contra átomos de bismuto a grandes velocidades para que queden clavados en su núcleo, formando un elemento más pesado. Hasta la fecha se han producido 0.05 microgramos de astato. Hablando de estas cantidades, no es de extrañar que nadie nunca haya observado este elemento a simple vista.

Y mejor que la producción ronde esas cifras, ya que el astato es extremadamente radiactivo. Tanto es así que cualquier cantidad que pudieras acumular para poder observarla a con tus propios ojos terminaría vaporizada por el intenso calor emitido durante su descomposición radiactiva. No sólo eso, como dicen en este artículo de The Guardian: “todo el astato del planeta podría caber sobre una tecla de tu ordenador. Pero si tuvieras esa cantidad de astato encima de tu portátil en este momento, no podrías describirlo porque el calor emitido os vaporizaría instantáneamente tanto a ti, como a tu portátil, tu oficina y parte del paisaje que te rodea“. Entendemos que cuando dice “paisaje”, se refiere a “alrededores inmediatos”.

¡Vaya, si siempre he dicho yo que la radiactividad es muy mala y que la energía nuclear es el demonio y que blablabla…!

Precisamente porque el astato emite una cantidad brutal de radiación podría usarse en cantidades ínfimas muy controladas para destruir células cancerígenas sin afectar a las sanas que las rodean.Sólo queda una incógnita por responder: ¿Por qué hemos puesto “segundo” entre paréntesis en el título de la entrada?

Resulta que el berkelio, el elemento que hemos mencionado sin hacerle mucho caso, también puede formarse de manera natural, pero su formación es un suceso que ocurre de manera más ocasional incluso que la del astato. Tanto es así que los depósitos más grandes y enriquecidos de uranio apenas son capaces de producir unos cuantos átomos de berkelio, convirtiéndolo en el elemento más escaso del planeta y dejando al astato en segundo lugar.

25 pensamientos en “El (segundo) elemento más escaso”

  1. Hay una pequeña redundancia: “Pero existe un elemento tan escaso que sólo existen entre 1 y 30 gramos de ASTATO en toda la Tierra en cualquier momento dado. Hablamos del ASTATO.”

    Se pierde el factor sorpresa 😛

  2. yoooo tengo una pregunta. He leído en posts anteriores que el el núcleo de una estrella se fusionan elementos para generar átomos más pesados como el litio, berilio, boro, carbono, etc… hasta que se llega al punto de crear hierro, leí también que en ninguna estrella las condiciones son tan agresivas como para poder fusionar el hierro y es ahi cuando el núcleo empieza a extinguirse. Entonces de dónde salen elementos más pesados, como el uranio, de forma natural? no tiene tanto que ver con este post pero espero que puedas ayudar en aclarar mi duda.

    Saludos!

  3. Es la primera vez que visito el blog y fue por casualidad de un link que me trajo aqui, felicidades! se lo compartire a mi hijo que esta en secundaria, seguro le interezara.
    Saludos!

  4. “o, lo que sería más o menos lo mismo, para que la mitad de la masa de un montón cualquiera de material radiactivo se haya transformado en otro isótopo o elemento.”

    Pues no, no es lo mismo.

  5. HOLA CIENCIADESOFÁ, DESCUBRÍ TU BLOG HACE UNAS SEMANAS Y ESTOY LEYENDO TODAS LAS ENTRADAS POR ORDEN Y EN ESTA TENGO UNA DUDA LO SUFICIENTEMENTE IMPORTANTE COMO PARA ATREVERME A ESCRIBIR:
    CUANDO UN ÁTOMO SE DESCOMPONE DESPRENDIENDO UN NEUTRÓN… ¿ESE NEUTRÓN CONVIERTE EN ISÓTOPO AL ÁTOMO AL QUE VA A PARAR? ¿O ES QUE ESE NEUTRÓN SE DESCOMPONE A SU VEZ?
    CUANDO UN ÁTOMO SE DESCOMPONE DESPRENDIENDO UN PROTÓN… ¿EL PROTÓN SE DESCOMPONE EN OTRAS PARTÍCULAS SUBATÓMICAS? ¿EL PROTÓN ACABA ALOJÁNDOSE EN OTRO NÚCLEO CERCANO? ¿NO CUENTA COMO REACCIÓN DE FISIÓN NUCLEAR?
    Y CUANDO HAS DICHO QUE PARA CREAR ASTATO SE HACE “estrellando núcleos de helio contra átomos de bismuto” ¿ESO NO CUENTA COMO FUSIÓN NUCLEAR?
    AINSSS… ¡CUANTAS DUDAS Y QUÉ POCO TIEMPO!
    (FELICIDADES Y GRACIAS POR TU BLOG, SEGUIRÉ LEYENDO EN ORDEN HASTA ALCANZAR TUS ACTUALIZACIONES).

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