Изотопы мейтнерия
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Мейтнерий ( 109 Мт) является синтетическим элементом , поэтому стандартный атомный вес не может быть указан. Как и все синтетические элементы, он не имеет стабильных изотопов . Первым изотопом, который был синтезирован, был 266 Mt в 1982 г., и это также единственный изотоп, синтезированный напрямую; все остальные изотопы известны только как продукты распада более тяжелых элементов . Известно восемь изотопов: 266 до 278 Mt. Также может быть два изомера . Самый долгоживущий из известных изотопов — 278 Мт с периодом полураспада 8 секунд. Неподтвержденный тяжелее 282 Похоже, что у Mt еще более длительный период полураспада - 67 секунд.
Список изотопов
[ редактировать ]| Нуклид [n 1] | С | Н | Изотопная масса ( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада [1] | Разлагаться режим [1] | Дочь изотоп | Спин и паритет [1] [n 4] [n 5] | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||||||||||||
| 266 гора | 109 | 157 | 266.137060(100) | 2,0(5) мс | а | 262 Бх | |||||||||||||
| 266 м гора | 1140(90) кэВ | 6(3) мс | а | 262 Бх | |||||||||||||||
| 268 гора [№ 6] | 109 | 159 | 268.13865(25)# | 23(7) мс | а | 264 Бх | 5+#, 6+# | ||||||||||||
| 268 м гора [n 7] | 0+X кэВ | 70 +100 −30 мс | а | 264 Бх | |||||||||||||||
| 270 гора [№ 8] | 109 | 161 | 270.14033(18)# | 800(400) мс | а | 266 Бх | |||||||||||||
| 270 м гора [n 7] | 1,1 с? | а | 266 Бх | ||||||||||||||||
| 274 гора [n 9] | 109 | 165 | 274.14725(38)# [3] | 640 +760 −230 мс [3] | а | 270 Бх | |||||||||||||
| 275 гора [№ 10] | 109 | 166 | 275.14882(50)# | 20 +13 −6 мс [3] | а | 271 Бх | |||||||||||||
| 276 гора [№ 11] | 109 | 167 | 276.15159(59)# | 620 +60 −40 мс [3] | а | 272 Бх | |||||||||||||
| 276 м гора [№ 11] | 250(80) кэВ | 7(3) с | а | 272 Бх | |||||||||||||||
| 277 гора [№ 12] | 109 | 168 | 277.15327(82)# | 5 +9 −2 мс [4] | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||
| 278 гора [№ 13] | 109 | 169 | 278.15631(68)# | 6(3) с | а | 274 Бх | |||||||||||||
| 282 гора [№ 14] | 109 | 173 | 67 с? | а | 278 Бх | ||||||||||||||
| Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: | |||||||||||||||||||
- ^ м Мт – Возбужденный ядерный изомер .
- ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
- ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
- ^ Не синтезируется напрямую, возникает как распада продукт 272 Рг
- ^ Jump up to: а б Этот изомер не подтвержден
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в распада цепочке 278 Нх
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 282 Нх
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 287 Мак
- ^ Jump up to: а б Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 288 Мак
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 293 Ц
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 294 Ц
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 290 эт и 294 Лев; неподтвержденный
Изотопы и ядерные свойства
[ редактировать ]Нуклеосинтез
[ редактировать ]Сверхтяжелые элементы , такие как мейтнерий, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц , которые вызывают реакции термоядерного синтеза . В то время как самый легкий изотоп мейтнерия, мейтнерий-266, может быть синтезирован непосредственно таким образом, все более тяжелые изотопы мейтнерия наблюдались только как продукты распада элементов с более высокими атомными номерами . [5]
В зависимости от задействованных энергий первые делятся на «горячие» и «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие снаряды с высокой энергией ускоряются по направлению к очень тяжелым мишеням ( актиноидам ), образуя составные ядра с высокой энергией возбуждения (~ 40–50 МэВ ), которые могут либо делиться, либо испарять несколько (от 3 до 5) ядер. нейтроны. [6] В реакциях холодного синтеза образующиеся слившиеся ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~ 10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты вступят в реакции деления. Поскольку слитые ядра остывают до основного состояния , им требуется испускание только одного или двух нейтронов, что позволяет генерировать более богатые нейтронами продукты. [5] Тем не менее, продукты горячего синтеза, как правило, в целом содержат больше нейтронов. Последняя концепция отличается от концепции, согласно которой ядерный синтез достигается при комнатной температуре (см. Холодный синтез ). [7]
В таблице ниже приведены различные комбинации мишеней и снарядов, которые можно использовать для образования составных ядер с Z = 109.
| Цель | Снаряд | Китай | Результат попытки |
|---|---|---|---|
| 208 Pb | 59 Ко | 267 гора | Успешная реакция |
| 209 С | 58 Фе | 267 гора | Успешная реакция |
| 227 И | 48 Что | 275 гора | Реакция еще не предпринята |
| 238 В | 37 кл. | 275 гора | Неудача на сегодняшний день |
| 244 Мог | 31 П | 275 гора | Реакция еще не предпринята |
| 248 См | 27 Ал | 275 гора | Реакция еще не предпринята |
| 250 См | 27 Ал | 277 гора | Реакция еще не предпринята |
| 249 Бк | 26 мг | 275 гора | Реакция еще не предпринята |
| 254 Является | 22 Ne | 276 гора | Неудача на сегодняшний день |
Холодный синтез
[ редактировать ]После первого успешного синтеза мейтнерия в 1982 году командой GSI , [8] Команда Объединенного института ядерных исследований в Дубне , Россия, также попыталась наблюдать новый элемент, бомбардируя висмут-209 железом-58. В 1985 году им удалось идентифицировать альфа-распады потомка изотопа. 246 Ср. указывает на образование мейтнерия. Наблюдение еще двух атомов 266 Немецкая группа GSI сообщила о такой же реакции в 1988 году и еще о 12 случаях в 1997 году. [9] [10]
Тот же изотоп мейтнерия был обнаружен российской командой в Дубне в 1985 году по реакции:
- 208
82 Пб
+ 59
27 Ко
→ 266
109 тонн
+
н
путем обнаружения альфа-распада потомка 246 См. ядра. В 2007 году американская группа из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) подтвердила цепочку распада 266 Изотоп Mt из этой реакции. [11]
Горячий синтез
[ редактировать ]В 2002–2003 годах команда LBNL попыталась создать изотоп. 271 Мт изучал его химические свойства, бомбардируя -238 хлором уран -37, но безуспешно. [12] Другой возможной реакцией с образованием этого изотопа может быть синтез берклия -249 с магнием -26; однако ожидается, что выход этой реакции будет очень низким из-за высокой радиоактивности мишени из берклия-249. [13] Другие потенциально долгоживущие изотопы были безуспешно выбраны командой Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) в 1988 году путем бомбардировки эйнштейния -254 неоном -22. [12]
Продукты распада
[ редактировать ]| Остаток испарения | Наблюдаемые изотопы мейтнерия |
|---|---|
| 294 Лев, 290 В, 290 Нх, 286 Рг? | 282 Мт? |
| 294 ТС, 290 Мак, 286 Нх, 282 Рг | 278 гора [14] |
| 293 ТС, 289 Мак, 285 Нх, 281 Рг | 277 гора [4] |
| 288 Мак, 284 Нх, 280 Рг | 276 гора [15] |
| 287 Мак, 283 Нх, 279 Рг | 275 гора [15] |
| 286 Мак, 282 Нх, 278 Рг | 274 гора [15] |
| 278 Нх, 274 Рг | 270 гора [16] |
| 272 Рг | 268 гора [17] |
Все изотопы мейтнерия, кроме мейтнерия-266, обнаружены только в цепочках распада элементов с более высоким атомным номером , таких как рентгений . Рентгений в настоящее время имеет восемь известных изотопов; все, кроме одного, подвергаются альфа-распаду с образованием ядер мейтнерия с массовыми числами от 268 до 282. Родительские ядра рентгения сами могут быть продуктами распада нихония , флеровия , московия , ливермория или теннессина . [18] Например, в январе 2010 года команда Дубны ( ОИЯИ ) идентифицировала мейтнерий-278 как продукт распада теннессина через последовательность альфа-распада: [14]
- 294
117 Ц.
→ 290
115 Мк
+ 4
2 Он - 290
115 Мк
→ 286
113 Нч
+ 4
2 Он - 286
113 Нч
→ 282
111 рг
+ 4
2 Он - 282
111 рг
→ 278
109 тонн
+ 4
2 Он
Ядерная изомерия
[ редактировать ]- 270 гора
Два атома 270 Mt были идентифицированы в распада цепочках 278 Нх. Эти два распада имеют очень разные времена жизни и энергии распада, а также образуются из двух явно разных изомеров. 274 Рг. Первый изомер распадается с испусканием альфа-частицы с энергией 10,03 МэВ и имеет время жизни 7,16 мс. Другой альфа-распад со временем жизни 1,63 с; энергия распада не измерялась. Отнесение к конкретным уровням невозможно из-за ограниченности имеющихся данных и требуются дальнейшие исследования. [16]
- 268 гора
Спектр альфа-распада для 268 Судя по результатам нескольких экспериментов, Mt оказался сложным. Были обнаружены альфа-частицы с энергиями 10,28, 10,22 и 10,10 МэВ, испускаемые из 268 Атомы Mt с периодом полураспада 42 мс, 21 мс и 102 мс соответственно. Долгоживущий распад следует отнести на изомерный уровень. Несоответствие между двумя другими периодами полураспада еще предстоит решить. Отнесение к конкретным уровням невозможно при имеющихся данных, и необходимы дальнейшие исследования. [17]
Химические выходы изотопов
[ редактировать ]Холодный синтез
[ редактировать ]В таблице ниже представлены сечения и энергии возбуждения для реакций холодного синтеза, непосредственно производящих изотопы мейтнерия. Данные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой максимумы, полученные в результате измерений функции возбуждения. + представляет собой наблюдаемый канал выхода.
| Снаряд | Цель | Китай | 1н | 2н | 3н |
|---|---|---|---|---|---|
| 58 Фе | 209 С | 267 гора | 7,5 пб | ||
| 59 Ко | 208 Pb | 267 гора | 2,6 пб, 14,9 МэВ |
Теоретические расчеты
[ редактировать ]Сечения остатков испарения
[ редактировать ]В таблице ниже приведены различные комбинации мишень-снаряд, для которых расчеты дали оценки выходов в сечении из различных каналов испарения нейтронов. Указан канал с наибольшей ожидаемой доходностью.
DNS = двуядерная система; ВИЧAP = статистическая модель испарения тяжелых ионов; σ = поперечное сечение
| Цель | Снаряд | Китай | Канал (продукт) | σ макс | Модель | Ссылка |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 238 В | 37 кл. | 275 гора | 3н( 272 Мт) | 13.31 пб | DNS | [19] |
| 244 Мог | 31 П | 275 гора | 3н( 272 Мт) | 4,25 пб | DNS | [19] |
| 243 Являюсь | 30 И | 273 гора | 3н( 270 Мт) | 22 пб | ВИЧАП | [20] |
| 243 Являюсь | 28 И | 271 гора | 4n ( 267 Мт) | 3 чел. | ВИЧАП | [20] |
| 248 См | 27 Ал | 275 гора | 3н( 272 Мт) | 27,83 пб | DNS | [19] |
| 250 См | 27 Ал | 277 гора | 5н ( 272 Мт) | 97,44 пб | DNS | [19] |
| 249 Бк | 26 мг | 275 гора | 4n ( 271 Мт) | 9,5 пб | ВИЧАП | [20] |
| 254 Является | 22 Ne | 276 гора | 4n ( 272 Мт) | 8 пб | ВИЧАП | [20] |
| 254 Является | 20 Ne | 274 гора | 4-5н ( 270,269 Мт) | 3 чел. | ВИЧАП | [20] |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ^ Хофманн, С.; Хайнц, С.; Манн, Р.; Маурер, Дж.; Мюнценберг, Г.; Анталич, С.; Барт, В.; Буркхард, Х.Г.; Даль, Л.; Эберхардт, К.; Гживач, Р.; Гамильтон, Дж. Х.; Хендерсон, РА; Кеннелли, Дж. М.; Киндлер, Б.; Кожухаров И.; Ланг, Р.; Ломмель, Б.; Мирник, К.; Миллер, Д.; Муди, К.Дж.; Морита, К.; Нисио, К.; Попеко, АГ; Роберто, Дж.Б.; Ранке, Дж.; Рыкачевский, КП; Саро, С.; Шайденбергер, К.; Шотт, HJ; Шонесси, округ Колумбия; Стойер, Массачусетс; Тёрле-Попиш, П.; Тинсчерт, К.; Траутманн, Н.; Ууситало, Дж.; Еремин, А.В. (2016). «Обзор сверхтяжелых ядер четных элементов и поиск элемента 120». Европейский физический журнал А. 2016 (52). дои : 10.1140/epja/i2016-16180-4 .
- ^ Jump up to: а б с д Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Kovrizhnykh, N. D.; et al. (2022). "New isotope 286 Mc производства в 243 Am+ 48 Реакция Ca» . Physical Review C. 106 ( 64306): 064306. Bibcode : 2022PhRvC.106f4306O . doi : 10.1103/PhysRevC.106.064306 . S2CID 254435744 .
- ^ Jump up to: а б Оганесян, Ю. Ц.; и др. (2013). «Экспериментальные исследования 249 Бк + 48 Реакция Ca, включая свойства распада и функцию возбуждения изотопов элемента 117, а также открытие нового изотопа. 277 Mt» . Physical Review C. 87 ( 5): 054621. Bibcode : 2013PhRvC..87e4621O . doi : 10.1103/PhysRevC.87.054621 .
- ^ Jump up to: а б Армбрустер, Питер и Мунценберг, Готфрид (1989). «Создание сверхтяжелых элементов». Научный американец . 34 : 36–42.
- ^ Барбер, Роберт С.; Геггелер, Хайнц В.; Карол, Пол Дж.; Накахара, Хиромичи; Вардачи, Эмануэле; Фогт, Эрих (2009). «Открытие элемента с атомным номером 112 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 81 (7): 1331. doi : 10.1351/PAC-REP-08-03-05 .
- ^ Флейшманн, Мартин; Понс, Стэнли (1989). «Электрохимически индуцированный ядерный синтез дейтерия». Журнал электроаналитической химии и межфазной электрохимии . 261 (2): 301–308. дои : 10.1016/0022-0728(89)80006-3 .
- ^ Мюнценберг, Г.; и др. (1982). «Наблюдение одного коррелированного α-распада в реакции 58 Фе вкл. 209 Bi→ 267 109". Журнал физики А. 309 ( 1): 89–90. Бибкод : 1982ZPhyA.309...89M . doi : 10.1007/BF01420157 . S2CID 120062541 .
- ^ Мюнценберг, Г.; Хофманн, С.; Хессбергер, ФП; и др. (1988). «Новые результаты по элементу 109». Журнал физики А. 330 (4): 435–436. Бибкод : 1988ZPhyA.330..435M . дои : 10.1007/BF01290131 . S2CID 121364541 .
- ^ Хофманн, С.; Хессбергер, ФП; Нинов В.; и др. (1997). «Функция возбуждения для производства 265 108 и 266 109». Journal of Physics A. 358 ( 4): 377–378. Бибкод : 1997ZPhyA.358..377H . doi : 10.1007/s002180050343 . S2CID 124304673 .
- ^ Нельсон, СЛ; Грегорич, Кентукки; Драгоевич И.; и др. (2009). «Сравнение дополнительных реакций при получении Мт» . Физический обзор C . 79 (2): 027605. Бибкод : 2009PhRvC..79b7605N . doi : 10.1103/PhysRevC.79.027605 . S2CID 73657127 .
- ^ Jump up to: а б Зелински П.М. и др. (2003). «Поиски 271 Мт через реакцию 238 В + 37 Cl» Архивировано 6 февраля 2012 г. в Wayback Machine , Годовой отчет GSI . Проверено 1 марта 2008 г.
- ^ Хейр, Ричард Г. (2006). «Трансактиниды и элементы будущего». В Морссе; Эдельштейн, Норман М.; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science+Business Media . ISBN 1-4020-3555-1 .
- ^ Jump up to: а б Оганесян, Ю. Ц.; и др. (2010). «Синтез нового элемента с атомным номером Z = 117» . Письма о физических отзывах . 104 (14): 142502. Бибкод : 2010PhRvL.104n2502O . doi : 10.1103/PhysRevLett.104.142502 . ПМИД 20481935 .
- ^ Jump up to: а б с Оганесян, Ю. Пс.; Пенионжкевич, Ю. ЕГО.; Черепанов, Е. А. (2007). «Самые тяжелые ядра, произведенные в 48 Реакции, индуцированные кальцием (свойства синтеза и распада)». Материалы конференции AIP . Том 912. С. 235–246. doi : 10.1063/1.2746600 .
- ^ Jump up to: а б Морита, Кодзи, Дайя; Гото, Син-ичи; Идегути, Эйдзи; Катори, Кэндзи; Кудо, Хисаки; Хушань , Йонеда, Акира; Одзава, Акира; Суэки, Кейсуке; Сюй , 209 С( 70 Зн, н) 278 113" . Журнал Физического общества Японии . 73 (10): 2593–2596. Бибкод : 2004JPSJ...73.2593M . doi : 10.1143/JPSJ.73.2593 .
- ^ Jump up to: а б Хофманн, С.; Нинов В.; Хессбергер, ФП; Армбрустер, П.; Фолджер, Х.; Мюнценберг, Г.; Шотт, HJ; Попеко, АГ; Еремин А.В.; Андреев А.Н.; Саро, С.; Джаник, Р.; Лейно, М. (1995). «Новый элемент 111» (PDF) . Журнал физики А. 350 (4): 281–282. Бибкод : 1995ZPhyA.350..281H . дои : 10.1007/BF01291182 . S2CID 18804192 . Архивировано из оригинала (PDF) 16 января 2014 г.
- ^ Сонцогни, Алехандро. «Интерактивная карта нуклидов» . Национальный центр ядерных данных: Брукхейвенская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала 07 марта 2018 г. Проверено 6 июня 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с д Фэн, З.; Джин, Г.; Ли, Дж. (2009). «Производство новых сверхтяжелых ядер Z=108–114 с 238 В, 244 Пу и 248,250 Цели Cm». Physical Review C. 80 : 057601. arXiv : 0912.4069 . doi : 10.1103/PhysRevC.80.057601 . S2CID 118733755 .
- ^ Jump up to: а б с д и Ван, К.; и др. (2004). «Предлагаемый канал реакции для синтеза сверхтяжелого ядра Z = 109». Китайские буквы по физике . 21 (3): 464–467. arXiv : nucl-th/0402065 . Бибкод : 2004ЧФЛ..21..464Вт . дои : 10.1088/0256-307X/21/3/013 . S2CID 117308338 .
- Массы изотопов из:
- М. Ван; Г. Ауди; А. Х. Вапстра; Ф.Г. Кондев; М. МакКормик; С. Сюй; и др. (2012). «Оценка атомной массы AME2012 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 36 (12): 1603–2014. Бибкод : 2012ЧФК..36....3М . дои : 10.1088/1674-1137/36/12/003 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-23E8-5 . S2CID 250839471 .
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). Справочник CRC по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .
- ГСИ (2011). «Исследование сверхтяжелых элементов в GSI» (PDF) . ГСИ . Проверено 7 февраля 2013 г.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
