Isótopos de roentgênio - Isotopes of roentgenium

Principais isótopos de roentgênio   ( 111 Rg)
Isótopo Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
279 Rg syn 0,1 s α 275 Mt
280 Rg syn 4 s α 276 Mt
281 Rg syn 17 s SF  (90%)
α (10%) 277 Mt
282 Rg syn 2 minutos α 278 Mt
283 Rg syn 5,1 min? SF
286 Rg syn 10,7 min? α 282 Mt

O roentgênio ( 111 Rg) 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 foi 272 Rg em 1994, que também é o único isótopo diretamente sintetizado; todos os outros são produtos de decomposição de niônio , moscovium e tennessine e, possivelmente , copernicium , flerovium e livermorium . Existem 7 radioisótopos conhecidos de 272 Rg a 282 Rg. O isótopo de vida mais longa é 282 Rg com meia-vida de 2,1 minutos, embora os não confirmados 283 Rg e 286 Rg possam ter meia-vida mais longa de cerca de 5,1 minutos e 10,7 minutos, respectivamente.

Lista de isótopos

Nuclídeo
Z N Massa isotópica ( Da )
Meia vida

Modo de decaimento


Isótopo filha

Giro e
paridade
272 Rg 111 161 272,15327 (25) # 2,0 (8) ms
[3,8 (+ 14−8) ms]
α 268 Mt 5 + #, 6 + #
274 Rg 111 163 274,15525 (19) # 6,4 (+ 307−29) ms α 270 Mt
278 Rg 111 167 278,16149 (38) # 4,2 (+ 75−17) ms α 274 Mt
279 Rg 111 168 279,16272 (51) # 0,17 (+ 81−8) s α 275 Mt
280 Rg 111 169 280,16514 (61) # 3,6 (+ 43−13) s α (87%) 276 Mt
CE (13%) 280 Ds
281 Rg 111 170 281,16636 (89) # 17 (+ 6−3) s SF (90%) (vários)
α (10%) 277 Mt
282 Rg 111 171 282,16912 (72) # 2,1 (+ 1,4-0,6) min α 278 Mt
283 Rg 111 172 283,17054 (79) # 5,1 min? SF (vários)
286 Rg 111 175 10,7 min? α 282 Mt
  1. ^ () - A incerteza (1 σ ) é dada de forma concisa entre parênteses após os últimos dígitos correspondentes.
  2. ^ # - Massa atômica marcada com #: valor e incerteza derivados não de dados puramente experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências da Superfície de Massa (TMS).
  3. ^ Modos de decadência:
    CE: Captura de elétron
    SF: Fissão espontânea
  4. ^ # - Os valores marcados com # não são derivados puramente de dados experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências de nuclídeos vizinhos (TNN).
  5. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre como um produto de decaimento de 278 Nh
  6. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre como um produto de decaimento de 282 Nh
  7. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 287 Mc
  8. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 288 Mc
  9. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 293 Ts
  10. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 294 Ts
  11. ^ Não sintetizado diretamente, ocorre na cadeia de decaimento de 287 Fl; não confirmado
  12. ^ 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 roentgênio, são produzidos bombardeando elementos mais leves em aceleradores de partículas que induzem reações de fusão . Enquanto o isótopo mais leve do roentgênio, o roentgênio-272, pode ser sintetizado diretamente dessa forma, todos os isótopos mais pesados ​​do roentgênio só foram observados como produtos de decomposição de elementos com números atômicos mais altos .

Dependendo das energias envolvidas, as reações de fusão podem ser categorizadas como "quentes" ou "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. Em 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 sofrerão 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. 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 = 111.

Alvo Projétil CN Resultado da tentativa
205 Tl 70 Zn 275 Rg Falta de namoro
208 Pb 65 Cu 273 Rg Reação bem sucedida
209 Bi 64 Ni 273 Rg Reação bem sucedida
231 Pa 48 Ca 279 Rg Reação ainda a ser tentada
238 U 41 K 279 Rg Reação ainda a ser tentada
244 Pu 37 Cl 281 Rg Reação ainda a ser tentada
248 cm 31 P 279 Rg Reação ainda a ser tentada
250 cm 31 P 281 Rg Reação ainda a ser tentada

Fusão a frio

Antes da primeira síntese bem-sucedida de roentgênio em 1994 pela equipe GSI , uma equipe do Joint Institute for Nuclear Research em Dubna , Rússia, também tentou sintetizar roentgênio bombardeando bismuto-209 com níquel-64 em 1986. Nenhum átomo de roentgênio foi identificado . Após uma atualização de suas instalações, a equipe da GSI detectou com sucesso 3 átomos de 272 Rg em seu experimento de descoberta. Outros 3 átomos foram sintetizados em 2002. A descoberta do roentgênio foi confirmada em 2003, quando uma equipe da RIKEN mediu os decaimentos de 14 átomos de 272 Rg.

O mesmo isótopo de roentgênio também foi observado por uma equipe americana no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) a partir da reação:

208
82
Pb
+ 65
29
Cu
272
111
Rg
+
n

Esta reação foi conduzida como parte de seu estudo de projéteis com número atômico ímpar em reações de fusão a frio.

A reação 205 Tl ( 70 Zn, n) 274 Rg foi tentada pela equipe RIKEN em 2004 e repetida em 2010 em uma tentativa de garantir a descoberta de seu pai, 278 Nh:

205
81
Tl
+ 70
30
Zn
274
111
Rg
+
n

Devido à fraqueza do alvo de tálio, eles foram incapazes de detectar quaisquer átomos de 274 Rg.

Como produto de decomposição

Lista de isótopos de roentgênio observados por decaimento
Resíduo de evaporação Isótopo de roentgênio observado
294 Lv, 290 Fl, 290 Nh? 286 Rg?
287 Fl, 287 Nh? 283 Rg?
294 Ts, 290 Mc, 286 Nh 282 Rg
293 Ts, 289 Mc, 285 Nh 281 Rg
288 Mc, 284 Nh 280 Rg
287 Mc, 283 Nh 279 Rg
282 Nh 278 Rg
278 Nh 274 Rg

Todos os isótopos de roentgenium, exceto roentgenium-272, foram detectados apenas nas cadeias de decaimento de elementos com um número atômico mais alto , como o niônio . Nihonium atualmente tem sete isótopos conhecidos; todos eles sofrem decaimentos alfa para se tornarem núcleos de roentgenium, com números de massa entre 274 e 286. Os núcleos de nihonium parentais podem ser eles próprios produtos de decomposição de moscovium e tennessine , e (não confirmado) flerovium e livermorium . Até o momento, nenhum outro elemento foi conhecido por decair em roentgênio. Por exemplo, em janeiro de 2010, a equipe Dubna ( JINR ) identificou o roentgenium-281 como um produto final na decadência da tennessina por meio de uma sequência de decaimento alfa:

293
117
Ts
289
115
Mc
+ 4
2
Ele
289
115
Mc
285
113
Nh
+ 4
2
Ele
285
113
Nh
281
111
Rg
+ 4
2
Ele

Isomeria nuclear

274 Rg

Dois átomos de 274 Rg foram observados na cadeia de decaimento de 278 Nh. Eles decaem por emissão alfa , emitindo partículas alfa com diferentes energias e têm diferentes vidas. Além disso, as duas cadeias de decaimento inteiras parecem ser diferentes. Isso sugere a presença de dois isômeros nucleares, mas mais pesquisas são necessárias.

272 Rg

Quatro partículas alfa emitidas de 272 Rg com energias de 11,37, 11,03, 10,82 e 10,40 MeV foram detectadas. O GSI mediu 272 Rg para ter uma meia-vida de 1,6 ms, enquanto os dados recentes do RIKEN deram uma meia-vida de 3,8 ms. Os dados conflitantes podem ser devidos a isômeros nucleares, mas os dados atuais são insuficientes para chegar a quaisquer atribuições firmes.

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 roentgênio 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
64 Ni 209 Bi 273 Rg 3,5 pb, 12,5 MeV
65 Cu 208 Pb 273 Rg 1,7 pb, 13,2 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; σ = seção transversal

Alvo Projétil CN Canal (produto) σ max Modelo Ref
238 U 41 K 279 Rg 4n ( 275 Rg) 0,21 pb DNS
244 Pu 37 Cl 281 Rg 4n ( 277 Rg) 0,33 pb DNS
248 cm 31 P 279 Rg 4n ( 277 Rg) 1,85 pb DNS
250 cm 31 P 281 Rg 4n ( 277 Rg) 0,41 pb DNS

Referências