Isótopos de meitnério - Isotopes of meitnerium

Principais isótopos de meitnério   ( 109 Mt)
Isótopo Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
274 Mt syn 0,4 s α 270 Bh
276 Mt syn 0,6 s α 272 Bh
278 Mt syn 4 s α 274 Bh
282 Mt syn 67 s? α 278 Bh

Meitnerium ( 109 Mt) é um elemento sintético e, portanto, um peso atômico padrão não pode ser fornecido. Como todos os elementos sintéticos, não possui isótopos estáveis . O primeiro isótopo a ser sintetizado era 266 Mt em 1982, e este também é o único isótopo diretamente sintetizado; todos os outros isótopos são conhecidos apenas como produtos de decomposição de elementos mais pesados . Existem oito isótopos conhecidos, de 266 Mt a 278 Mt. Também pode haver dois isômeros . O mais longevo dos isótopos conhecidos tem 278 Mt com meia-vida de 8 segundos. O 282 Mt mais pesado não confirmado parece ter uma meia-vida ainda mais longa de 67 segundos.

Lista de isótopos

Nuclídeo
 Z N Massa isotópica ( Da )
 Meia vida
Modo de decaimento
Isótopo filha
 Giro e
paridade
Energia de excitação
266 Mt 109 157 266,13737 (33) # 1,2 (4) ms α 262 Bh
268 Mt 109 159 268,13865 (25) # 21 (+ 8−5) ms α 264 Bh 5 + #, 6 + #
268m Mt 0 + X keV 0,07 (+ 10−3) s α 264 Bh
270 Mt 109 161 270,14033 (18) # 570 ms α 266 Bh
270m Mt 1,1 s? α 266 Bh
274 Mt 109 165 274.14725 (38) # 450 ms α 270 Bh
275 Mt 109 166 275,14882 (50) # 9,7 (+ 460−44) ms α 271 Bh
276 Mt 109 167 276,15159 (59) # 0,72 (+ 87-25) s α 272 Bh
277 Mt 109 168 277,15327 (82) # ~ 5 ms SF (vários)
278 Mt 109 169 278,15631 (68) # 7,6 s α 274 Bh
282 Mt 109 173 67 s? α 278 Bh
Este cabeçalho e rodapé da tabela:
  1. ^ m Mt - 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. ^ () valor de rotação - Indica rotação com argumentos de atribuição fracos.
  5. ^ # - Os valores marcados com # não são derivados puramente de dados experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências de nuclídeos vizinhos (TNN).
  6. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre como produto de decaimento de 272 Rg
  7. ^ a b Este isômero não está confirmado
  8. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 278 Nh
  9. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 282 Nh
  10. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 287 Mc
  11. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 288 Mc
  12. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 293 Ts
  13. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 294 Ts
  14. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 290 Fl e 294 Lv; não confirmado

Isótopos e propriedades nucleares

Nucleosíntese

Elementos superpesados, como o meitnério, são produzidos bombardeando elementos mais leves em aceleradores de partículas que induzem reações de fusão . Enquanto o isótopo mais leve de meitnério, meitnério-266, pode ser sintetizado diretamente dessa forma, todos os isótopos de meitnério mais pesados ​​só foram observados como produtos de decaimento 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 reações de fissão. À medida que os núcleos fundidos resfriam ao estado fundamental , eles exigem a emissão de apenas um ou dois nêutrons e, portanto, permitem a geração de produtos mais ricos em nêutrons. No entanto, os produtos da fusão a quente tendem a ainda ter mais nêutrons em geral. 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 = 109.

Alvo Projétil CN Resultado da tentativa
208 Pb 59 Co 267 Mt Reação bem sucedida
209 Bi 58 Fe 267 Mt Reação bem sucedida
227 Ac 48 Ca 275 Mt Reação ainda a ser tentada
238 U 37 Cl 275 Mt Falta de namoro
244 Pu 31 P 275 Mt Reação ainda a ser tentada
248 cm 27 Al 275 Mt Reação ainda a ser tentada
250 cm 27 Al 277 Mt Reação ainda a ser tentada
249 Bk 26 mg 275 Mt Reação ainda a ser tentada
254 Es 22 Ne 276 Mt Falta de namoro

Fusão a frio

Após a primeira síntese bem-sucedida de meitnério em 1982 pela equipe GSI , uma equipe do Joint Institute for Nuclear Research em Dubna , Rússia, também tentou observar o novo elemento bombardeando o bismuto-209 com ferro-58. Em 1985, eles conseguiram identificar decaimentos alfa do isótopo descendente 246 Cf, indicando a formação de meitnério. A observação de mais dois átomos de 266 Mt da mesma reação foi relatada em 1988 e de outros 12 em 1997 pela equipe alemã da GSI.

O mesmo isótopo de meitnério também foi observado pela equipe russa em Dubna em 1985 a partir da reação:

208
82Pb
 + 59
27Co
 → 266
109Mt
 +
n

detectando o decaimento alfa dos núcleos descendentes de 246 Cf. Em 2007, uma equipe americana do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) confirmou a cadeia de decaimento do isótopo de 266 Mt a partir dessa reação.

Fusão quente

Em 2002-2003, a equipe do LBNL tentou gerar o isótopo 271 Mt para estudar suas propriedades químicas bombardeando urânio-238 com cloro -37, mas sem sucesso. Outra possível reação que formaria este isótopo seria a fusão do berquélio -249 com magnésio -26; entretanto, espera-se que o rendimento dessa reação seja muito baixo devido à alta radioatividade do alvo berquélio-249. Outros isótopos de vida longa foram alvejados sem sucesso por uma equipe do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) em 1988, bombardeando einsteinium -254 com néon -22.

Produtos decadentes

Lista de isótopos de meitnério observados por decaimento
Resíduo de evaporação Isótopo de meitnério observado
294 Lv, 290 Fl, 290 Nh, 286 Rg? 282 Mt?
294 Ts, 290 Mc, 286 Nh, 282 Rg 278 Mt
293 Ts, 289 Mc, 285 Nh, 281 Rg 277 Mt
288 Mc, 284 Nh, 280 Rg 276 Mt
287 Mc, 283 Nh, 279 Rg 275 Mt
282 Nh, 278 Rg 274 Mt
278 Nh, 274 Rg 270 Mt
272 Rg 268 Mt

Todos os isótopos de meitnério, exceto meitnério-266, foram detectados apenas nas cadeias de decaimento de elementos com um número atômico mais alto , como o roentgênio . Roentgenium atualmente tem oito isótopos conhecidos; todos, exceto um deles, sofrem decaimentos alfa para se tornarem núcleos de meitnerium, com números de massa entre 268 e 282. Os núcleos parentais de roentgenium podem ser eles próprios produtos de decomposição de niônio , flerovium , moscovium , livermorium ou tennessine . Até o momento, nenhum outro elemento foi conhecido por decair em meitnério. Por exemplo, em janeiro de 2010, a equipe de Dubna ( JINR ) identificou o meitnerium-278 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

Isomeria nuclear

270 Mt

Dois átomos de 270 Mt foram identificados nas cadeias de decaimento de 278 Nh. Os dois decaimentos têm tempos de vida e energias de decaimento muito diferentes e também são produzidos a partir de dois isômeros aparentemente diferentes de 274 Rg. O primeiro isômero decai pela emissão de uma partícula alfa com energia de 10,03 MeV e vida útil de 7,16 ms. O outro alfa decai com uma vida útil de 1,63 s; a energia de decaimento não foi medida. Uma atribuição a níveis específicos não é possível com os dados limitados disponíveis e mais pesquisas são necessárias.

268 Mt

O espectro de decaimento alfa para 268 Mt parece ser complicado a partir dos resultados de vários experimentos. Foram observadas partículas alfa de energias 10,28, 10,22 e 10,10 MeV, emitidas por átomos de 268 Mt com meia-vida de 42 ms, 21 ms e 102 ms, respectivamente. O decaimento de longa duração deve ser atribuído a um nível isomérico. A discrepância entre as outras duas meias-vidas ainda não foi resolvida. Uma atribuição a níveis específicos não é possível com os dados disponíveis e mais pesquisas são necessárias.

Rendimentos químicos de isótopos

Fusão a frio

A tabela abaixo fornece seções transversais e energias de excitação para reações de fusão a frio que produzem isótopos de meitnério 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
58 Fe 209 Bi 267 Mt 7,5 pb
59 Co 208 Pb 267 Mt 2,6 pb, 14,9 MeV

Cálculos teóricos

Seções transversais de resíduo de evaporação

A tabela abaixo contém várias combinações de alvo-projétil para os quais os cálculos forneceram estimativas para rendimentos de seção transversal de vários canais de evaporação de nêutrons. O canal com o maior rendimento esperado é fornecido.

DNS = sistema Di-nuclear; HIVAP = modelo estatístico de evaporação de vaporização de íons pesados; σ = seção transversal

Alvo Projétil CN Canal (produto) σ max Modelo Ref
238 U 37 Cl 275 Mt 3n ( 272 Mt) 13,31 pb DNS
244 Pu 31 P 275 Mt 3n ( 272 Mt) 4,25 pb DNS
243 am 30 Si 273 Mt 3n ( 270 Mt) 22 pb HIVAP
243 am 28 Si 271 Mt 4n ( 267 Mt) 3 pb HIVAP
248 cm 27 Al 275 Mt 3n ( 272 Mt) 27,83 pb DNS
250 cm 27 Al 275 Mt 5n ( 272 Mt) 97,44 pb DNS
249 Bk 26 mg 275 Mt 4n ( 271 Mt) 9,5 pb HIVAP
254 Es 22 Ne 276 Mt 4n ( 272 Mt) 8 pb HIVAP
254 Es 20 Ne 274 Mt 4-5n ( 270.269 Mt) 3 pb HIVAP

Referências