Isótopos de bohrium - Isotopes of bohrium

Principais isótopos de bohrium   ( 107 Bh)
Isótopo Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
267 Bh syn 17 s α 263 Db
270 Bh syn anos 60 α 266 Db
271 Bh syn 1 s α 267 Db
272 Bh syn 10 s α 268 Db
274 Bh syn 40 s α 270 Db
278 Bh syn 11,5 min? SF

Bohrium ( 107 Bh) é um elemento artificial e, portanto, um peso atômico padrão não pode ser fornecido. Como todos os elementos artificiais, não possui isótopos estáveis . O primeiro isótopo a ser sintetizado foi 262 Bh em 1981. Existem 11 isótopos conhecidos variando de 260 Bh a 274 Bh, e 1 isômero , 262m Bh. O isótopo de vida mais longa é 270 Bh com meia-vida de 1 minuto, embora o 278 Bh não confirmado possa ter meia-vida ainda mais longa, de cerca de 690 segundos.

Lista de isótopos

Nuclídeo
Z N Massa isotópica ( Da )
Meia-vida

Modo de decaimento


Isótopo filha

Giro e
paridade
Energia de excitação
260 Bh 107 153 260,12166 (26) # 41 (14) ms α 256 Db
261 Bh 107 154 261,12146 (22) # 12,8 (3,2) ms α (95%?) 257 Db (5/2 -)
SF (5%?) (vários)
262 Bh 107 155 262.12297 (33) # 84 (11) ms α (80%) 258 Db
SF (20%) (vários)
262m Bh 220 (50) keV 9,5 (1,6) ms α (70%) 258 Db
SF (30%) (vários)
264 Bh 107 157 264,12459 (19) # 1,07 (21) s α (86%) 260 Db
SF (14%) (vários)
265 Bh 107 158 265,12491 (25) # 1,19 (52) s α 261 Db
266 Bh 107 159 266,12679 (18) # 2,5 (1,6) s α 262 Db
267 Bh 107 160 267,12750 (28) # 22 (10) s
[17 (+ 14−6) s]
α 263 Db
270 Bh 107 163 270,13336 (31) # 61 s α 266 Db
271 Bh 107 164 271,13526 (48) # 1,5 s α 267 Db
272 Bh 107 165 272,13826 (58) # 8,8 (2,1) s α 268 Db
274 Bh 107 167 274,14355 (65) # 0,9 min α 270 Db
278 Bh 107 171 11,5 min? SF (vários)
Este cabeçalho e rodapé da tabela:
  1. ^ m Bh - isômero nuclear Excited.
  2. ^ () - A incerteza (1 σ ) é dada de forma concisa entre parênteses após os últimos dígitos correspondentes.
  3. ^ # - Massa atômica marcada com #: valor e incerteza derivados não de dados puramente experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências da superfície de massa (TMS).
  4. ^ Modos de decadência:
    SF: Fissão espontânea
  5. ^ () valor de rotação - Indica rotação com argumentos de atribuição fracos.
  6. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 272 Rg
  7. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 278 Nh
  8. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 282 Nh
  9. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 287 Mc
  10. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 288 Mc
  11. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 294 Ts
  12. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 290 Fl e 294 Lv; não confirmado

Nucleosíntese

Elementos superpesados, como o bohrium, são produzidos bombardeando elementos mais leves em aceleradores de partículas que induzem reações de fusão . Enquanto a maioria dos isótopos de bohrium podem ser sintetizados diretamente dessa maneira, alguns mais pesados ​​só foram observados como produtos de decomposição de elementos com números atômicos mais altos .

Dependendo das energias envolvidas, as primeiras são separadas em "quentes" e "frias". Em reações de fusão a quente, projéteis muito leves e de alta energia são acelerados em direção a alvos muito pesados ​​( actinídeos ), dando origem a núcleos compostos em alta energia de excitação (~ 40-50- MeV ) que podem fissão ou evaporar vários (3 a 5 ) nêutrons. Nas reações de fusão a frio, os núcleos fundidos produzidos têm uma energia de excitação relativamente baixa (~ 10–20 MeV), o que diminui a probabilidade de que esses produtos sofram fissão. Conforme os núcleos fundidos se resfriam ao estado fundamental , eles exigem a emissão de apenas um ou dois nêutrons, permitindo assim a geração de mais produtos ricos em nêutrons. O último é um conceito distinto daquele em que a fusão nuclear afirma ser alcançada em condições de temperatura ambiente (ver fusão a frio ).

A tabela abaixo contém várias combinações de alvos e projéteis que podem ser usados ​​para formar núcleos compostos com Z = 107.

Alvo Projétil CN Resultado da tentativa
208 Pb 55 Mn 263 Bh Reação bem sucedida
209 Bi 54 Cr 263 Bh Reação bem sucedida
209 Bi 52 Cr 261 Bh Reação bem sucedida
238 U 31 P 269 Bh Reação bem sucedida
243 am 26 mg 269 Bh Reação bem sucedida
248 cm 23 Na 271 Bh Reação bem sucedida
249 Bk 22 Ne 271 Bh Reação bem sucedida

Fusão a frio

Antes da primeira síntese bem-sucedida de hassium em 1981 pela equipe GSI, a síntese de bohrium foi tentada pela primeira vez em 1976 por cientistas do Joint Institute for Nuclear Research em Dubna usando esta reação de fusão a frio. Eles detectaram duas atividades de fissão espontânea , uma com meia-vida de 1–2 ms e outra com meia-vida de 5 s. Com base nos resultados de outras reações de fusão a frio, eles concluíram que eram devidas a 261 Bh e 257 Db, respectivamente. No entanto, evidências posteriores deram uma ramificação SF muito mais baixa para 261 Bh, reduzindo a confiança nesta atribuição. A atribuição da atividade do dubnium foi posteriormente alterada para 258 Db, presumindo que a decadência do bohrium foi perdida. A atividade SF de 2 ms foi atribuída a 258 Rf resultante da ramificação de 33% de CE . A equipe GSI estudou a reação em 1981 em seus experimentos de descoberta. Cinco átomos de 262 Bh foram detectados usando o método de correlação de decaimentos genéticos de pais e filhos. Em 1987, um relatório interno de Dubna indicou que a equipe foi capaz de detectar a fissão espontânea de 261 Bh diretamente. A equipe GSI estudou posteriormente a reação em 1989 e descobriu o novo isótopo 261 Bh durante a medição das funções de excitação 1n e 2n, mas foram incapazes de detectar uma ramificação SF por 261 Bh. Eles continuaram seu estudo em 2003 usando alvos de fluoreto de bismuto (III) (BiF 3 ) recentemente desenvolvidos , usados ​​para fornecer mais dados sobre os dados de decaimento para 262 Bh e a filha 258 Db. A função de excitação 1n foi medida novamente em 2005 pela equipe do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) após algumas dúvidas sobre a precisão dos dados anteriores. Eles observaram 18 átomos de 262 Bh e 3 átomos de 261 Bh e confirmaram os dois isômeros de 262 Bh.

Em 2007, a equipe do LBNL estudou a reação análoga com projéteis de cromo-52 pela primeira vez para pesquisar o isótopo bohrium 260 Bh mais leve :

209
83
Bi
+ 52
24
Cr
260
107
Bh
+
n

A equipe detectou com sucesso 8 átomos de 260 Bh decaindo por decaimento alfa para 256 Db, emitindo partículas alfa com energia de 10,16  MeV . A energia de decaimento alfa indica o efeito estabilizador contínuo da casca fechada N = 152.

A equipe de Dubna também estudou a reação entre alvos de chumbo -208 e projéteis de manganês -55 em 1976 como parte de sua abordagem de fusão a frio recém-estabelecida para novos elementos:

208
82
Pb
+ 55
25
Mn
262
107
Bh
+
n

Eles observaram as mesmas atividades de fissão espontânea que aquelas observadas na reação entre o bismuto-209 e o cromo-54 e novamente as atribuíram a 261 Bh e 257 Db. Evidências posteriores indicaram que eles deveriam ser reatribuídos para 258 Db e 258 Rf (veja acima). Em 1983, eles repetiram o experimento usando uma nova técnica: medição do decaimento alfa de um produto de decaimento que havia sido separado quimicamente. A equipe foi capaz de detectar o decaimento alfa de um produto de decaimento de 262 Bh, fornecendo algumas evidências para a formação de núcleos de bohrium. Esta reação foi posteriormente estudada em detalhes usando técnicas modernas pela equipe do LBNL. Em 2005, eles mediram 33 decaimentos de 262 Bh e 2 átomos de 261 Bh, fornecendo uma função de excitação para a reação emitindo um nêutron e alguns dados espectroscópicos de ambos os isômeros 262 Bh. A função de excitação para a reação que emite dois nêutrons foi posteriormente estudada em uma repetição de 2006 da reação. A equipe descobriu que a reação que emite um nêutron teve uma seção transversal maior do que a reação correspondente com um alvo 209 Bi, ao contrário das expectativas. Mais pesquisas são necessárias para entender as razões.

Fusão quente

A reação entre alvos de urânio-238 e projéteis de fósforo -31 foi estudada pela primeira vez em 2006 no LBNL como parte de seu estudo sistemático de reações de fusão usando alvos de urânio-238:

238
92
você
+ 31
15
P
264
107
Bh
+ 5
n

Os resultados não foram publicados, mas os resultados preliminares parecem indicar a observação de fissão espontânea , possivelmente a partir de 264 Bh.

Recentemente, a equipe do Instituto de Física Moderna (IMP), Lanzhou , estudou a reação nuclear entre alvos de amerício-243 e núcleos acelerados de magnésio -26 a fim de sintetizar o novo isótopo 265 Bh e coletar mais dados sobre 266 Bh:

243
95
Sou
+ 26
12
Mg
269 ​​− x
107
Bh
+ x
n
(x = 3, 4 ou 5)

Em duas séries de experimentos, a equipe mediu funções de excitação parcial para as reações que emitem três, quatro e cinco nêutrons.

A reação entre alvos de cúrio -248 e núcleos acelerados de sódio -23 foi estudada pela primeira vez em 2008 pela equipe da RIKEN, no Japão, a fim de estudar as propriedades de decadência do 266 Bh, que é um produto de decadência em suas reivindicações cadeias de decomposição de niônio :

248
96
Cm
+ 23
11
N / D
271 − x
107
Bh
+ x
n
(x = 4 ou 5)

A decadência de 266 Bh pela emissão de partículas alfa com energias de 9,05-9,23 MeV foi confirmada em 2010.

As primeiras tentativas de sintetizar o bohrium por vias de fusão a quente foram realizadas em 1979 pela equipe de Dubna, usando a reação entre núcleos acelerados de neon -22 e alvos de berquélio -249:

249
97
Bk
+ 22
10
Ne
271 − x
107
Bh
+ x
n
(x = 4 ou 5)

A reação foi repetida em 1983. Em ambos os casos, eles não foram capazes de detectar qualquer fissão espontânea dos núcleos de bohrium. Mais recentemente, as vias de fusões quentes para o bohrium foram re-investigadas a fim de permitir a síntese de isótopos ricos em nêutrons de vida mais longa para permitir um primeiro estudo químico do bohrium. Em 1999, a equipe do LBNL reivindicou a descoberta de 267 Bh (5 átomos) e 266 Bh (1 átomo) de longa duração . Mais tarde, ambos foram confirmados. A equipe do Instituto Paul Scherrer (PSI) em Berna , Suíça, posteriormente sintetizou 6 átomos de 267 Bh no primeiro estudo definitivo da química do bohrium.

Como produtos de decomposição

Lista de isótopos bohrium observados por decaimento
Resíduo de evaporação Isótopo bohrium observado
294 Lv, 290 Fl, 290 Nh, 286 Rg, 282 Mt? 278 Bh?
294 Ts, 290 Mc, 286 Nh, 282 Rg, 278 Mt 274 Bh
288 Mc, 284 Nh, 280 Rg, 276 Mt 272 Bh
287 Mc, 283 Nh, 279 Rg, 275 Mt 271 Bh
282 Nh, 278 Rg, 274 Mt 270 Bh
278 Nh, 274 Rg, 270 Mt 266 Bh
272 Rg, 268 Mt 264 Bh
266 Mt 262 Bh

Bohrium foi detectado nas cadeias de decomposição de elementos com um número atômico mais alto , como o meitnério . O Meitnerium atualmente tem sete isótopos conhecidos; todos eles sofrem decaimentos alfa para se tornarem núcleos de bohrium, com números de massa entre 262 e 274. Os núcleos parentais de meitnerium podem ser eles próprios produtos de decadência de roentgenium , nihonium , flerovium , moscovium , livermorium ou tennessine . Até o momento, nenhum outro elemento foi conhecido por decair em bohrium. Por exemplo, em janeiro de 2010, a equipe de Dubna ( JINR ) identificou o bohrium-274 como um produto na decadência da tennessina por meio de uma sequência de decaimento alfa:

294
117
Ts
290
115
Mc
+ 4
2
Ele
290
115
Mc
286
113
Nh
+ 4
2
Ele
286
113
Nh
282
111
Rg
+ 4
2
Ele
282
111
Rg
278
109
Mt
+ 4
2
Ele
278
109
Mt
274
107
Bh
+ 4
2
Ele

Isomeria nuclear

262 Bh

O único exemplo confirmado de isomeria em bohrium está no isótopo 262 Bh. A síntese direta de 262 Bh resulta em dois estados, um estado fundamental e um estado isomérico . O estado fundamental é confirmado para decair por decaimento alfa, emitindo partículas alfa com energias de 10,08, 9,82 e 9,76 MeV, e tem uma meia-vida revisada de 84 ms. O estado excitado também decai por decaimento alfa, emitindo partículas alfa com energias de 10,37 e 10,24 MeV, e tem uma meia-vida revisada de 9,6 ms.

Rendimentos químicos de isótopos

Fusão a frio

A tabela abaixo fornece seções transversais e energias de excitação para reações de fusão a frio produzindo isótopos de bohrium diretamente. Os dados em negrito representam os máximos derivados das medições da função de excitação. + representa um canal de saída observado.

Projétil Alvo CN 1n 2n 3n
55 Mn 208 Pb 263 Bh 590 pb, 14,1 MeV ~ 35 pb
54 Cr 209 Bi 263 Bh 510 pb, 15,8 MeV ~ 50 pb
52 Cr 209 Bi 261 Bh 59 pb, 15,0 MeV

Fusão quente

A tabela abaixo fornece seções transversais e energias de excitação para reações de fusão a quente produzindo isótopos de bohrium diretamente. Os dados em negrito representam os máximos derivados das medições da função de excitação. + representa um canal de saída observado.

Projétil Alvo CN 3n 4n 5n
26 mg 243 am 271 Bh + + +
22 Ne 249 Bk 271 Bh ~ 96 pb +

Referências