Isótopos de bohrium - Isotopes of bohrium
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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 |
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---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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: |
- ^ m Bh - isômero nuclear Excited.
- ^ () - A incerteza (1 σ ) é dada de forma concisa entre parênteses após os últimos dígitos correspondentes.
- ^ # - Massa atômica marcada com #: valor e incerteza derivados não de dados puramente experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências da superfície de massa (TMS).
-
^
Modos de decadência:
SF: Fissão espontânea - ^ () valor de rotação - Indica rotação com argumentos de atribuição fracos.
- ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 272 Rg
- ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 278 Nh
- ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 282 Nh
- ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 287 Mc
- ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 288 Mc
- ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 294 Ts
- ^ 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 :
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:
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
92você
+ 31
15P
→ 264
107Bh
+ 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:
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
96Cm
+ 23
11N / D
→ 271 − x
107Bh
+ 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:
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
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
117Ts
→ 290
115Mc
+ 4
2Ele
-
290
115Mc
→ 286
113Nh
+ 4
2Ele
-
286
113Nh
→ 282
111Rg
+ 4
2Ele
-
282
111Rg
→ 278
109Mt
+ 4
2Ele
-
278
109Mt
→ 274
107Bh
+ 4
2Ele
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
- Massas de isótopos de:
- M. Wang; G. Audi; AH Wapstra; FG Kondev; M. MacCormick; X. Xu; et al. (2012). "Avaliação da massa atômica AME2012 (II). Tabelas, gráficos e referências" (PDF) . Chinese Física C . 36 (12): 1603–2014. Bibcode : 2012ChPhC..36 .... 3M . doi : 10.1088 / 1674-1137 / 36/12/003 .
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE Evaluation of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3-128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Composições isotópicas e massas atômicas padrão de:
- de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Pesos atômicos dos elementos. Revisão 2000 (Relatório Técnico IUPAC)" . Química pura e aplicada . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351 / pac200375060683 .
- Wieser, Michael E. (2006). "Pesos atômicos dos elementos 2005 (Relatório Técnico IUPAC)" . Química pura e aplicada . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Resumo da postura .
- Dados de meia-vida, spin e isômero selecionados das seguintes fontes.
- G. Audi; FG Kondev; M. Wang; B. Pfeiffer; X. Sun; J. Blachot; M. MacCormick (2012). "A avaliação NUBASE2012 das propriedades nucleares" (PDF) . Chinese Física C . 36 (12): 1157–1286. Bibcode : 2012ChPhC..36 .... 1A . doi : 10.1088 / 1674-1137 / 36/12/001 . Arquivado do original (PDF) em 22/02/2014.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE Evaluation of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3-128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Centro Nacional de Dados Nucleares . "Banco de dados NuDat 2.x" . Laboratório Nacional de Brookhaven .
- Holden, Norman E. (2004). "11. Tabela dos Isótopos". Em Lide, David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85ª ed.). Boca Raton, Flórida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.
- Утенков В. К. (VK Utyonkov) (2008). "Синтез новых элементов 113-118 в реакциях полного слияния 48 Ca + 238 U- 249 Cf" (PDF) (em russo e inglês). JINR , Dubna . Retirado em 21 de agosto de 2012 .
- Oganessian, Yuri (2012). "Synthesis of SH-nuclei" (PDF) . Retirado em 3 de setembro de 2012 .