Изотопы мейтнерия

Мейтнерий ( 109 Мт) является синтетическим элементом, поэтому невозможно указать стандартный атомный вес. Как и все синтетические элементы, в нем нет стабильных изотопов. Первый изотоп, который был синтезирован, составил ²⁶⁶ Мт в 1982 году, и это также единственный изотоп, синтезированный напрямую; все остальные изотопы известны только как продукты распада более тяжелых элементов. Известно восемь изотопов от ²⁶⁶ до ²⁷⁸ тонн. Также может быть два изомера. Самый долгоживущий из известных изотопов - ²⁷⁸ Мт с периодом полураспада 8 секунд. Неподтвержденный более тяжелый ²⁸² Мт, похоже, имеет еще более длительный период полураспада - 67 секунд.

• 1 Список изотопов
• 2 Изотопы и ядерные свойства
  • 2.1 Нуклеосинтез
    • 2.1.1 Холодный синтез
    • 2.1.2 Горячий синтез
    • 2.1.3 Продукты распада
    • 2.1.4 Ядерная изомерия
  • 2.2 Химические выходы изотопов
    • 2.2.1 Холодный синтез
  • 2.3 Теоретические расчеты
    • 2.3.1 Поперечные сечения остатков испарения
• 3 ссылки

1. ^ ^m Mt - Возбужденный ядерный изомер.
2. ^ () - Неопределенность (1 σ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
3. ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
4. ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
5. ^ # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
6. ^ Не непосредственно синтезирован, происходит распад продукта из ²⁷² Rg
7. ^ ^{a b} Этот изомер не подтвержден
8. ^ Не непосредственно синтезирован, происходит в распаде цепи из ²⁷⁸ Nh
9. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада ²⁸² Nh
10. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада ²⁸⁷ Mc
11. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада ²⁸⁸ Mc
12. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада ²⁹³ Ts.
13. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада ²⁹⁴ Ts.
14. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада ²⁹⁰ Fl и ²⁹⁴ Lv; неподтвержденный

Нуклеосинтез

Сверхтяжелые элементы, такие как мейтнерий, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц, которые вызывают реакции синтеза. В то время как самый легкий изотоп мейтнерия, мейтнерий-266, может быть синтезирован напрямую таким образом, все более тяжелые изотопы мейтнерия наблюдались только как продукты распада элементов с более высокими атомными номерами.

В зависимости от задействованных энергий первые делятся на «горячие» и «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие высокоэнергетические снаряды ускоряются в сторону очень тяжелых целей ( актинидов ), в результате чего образуются составные ядра с высокой энергией возбуждения (~ 40–50  МэВ ), которые могут либо делиться, либо испаряться несколько (3-5) нейтроны. В реакциях холодного синтеза образовавшиеся конденсированные ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~ 10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты будут подвергаться реакциям деления. Когда слитые ядра охлаждаются до основного состояния, им требуется испускание только одного или двух нейтронов, что позволяет производить больше продуктов, богатых нейтронами. Тем не менее, продукты горячего синтеза, как правило, содержат больше нейтронов. Последняя концепция отличается от концепции, в которой ядерный синтез, как утверждалось, достигается при условиях комнатной температуры (см. Холодный синтез ).

В таблице ниже представлены различные комбинации мишеней и снарядов, которые могут быть использованы для образования составных ядер с Z = 109.

Холодный синтез

После первого успешного синтеза мейтнерия в 1982 году группой GSI группа из 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 изотопа-потомка ²⁴⁶ Cf, что указывает на образование мейтнерия. О наблюдении еще двух атомов ²⁶⁶ Мт в результате той же реакции сообщалось в 1988 г., а еще 12 - в 1997 г. немецкой группой из GSI.

Тот же изотоп мейтнерия также наблюдался российской группой в Дубне в 1985 году по реакции:

²⁰⁸ _{82Pb + ⁵⁹ 27Co → ²⁶⁶ 109Mt + п}

путем обнаружения альфа-распада дочерних ядер ²⁴⁶ Cf. В 2007 году американская группа из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) подтвердила цепочку распада изотопа ²⁶⁶ Мт в результате этой реакции.

Горячий синтез

В 2002-2003 годах команда LBNL попытались произвести изотоп ²⁷¹ Мт изучить его химические свойства при бомбардировке урана-238 с хлором -37, но без успеха. Другой возможной реакцией, которая могла бы образовать этот изотоп, было бы слияние берклия- 249 с магнием -26; однако ожидается, что выход этой реакции будет очень низким из-за высокой радиоактивности мишени берклий-249. Другие долгоживущие изотопы были безуспешно нацелены группой из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) в 1988 году путем бомбардировки эйнштейния- 254 неоном- 22.

Продукты распада

Все изотопы мейтнерия, кроме мейтнерия-266, были обнаружены только в цепочках распада элементов с более высоким атомным номером, таких как рентгений. В настоящее время Roentgenium имеет восемь известных изотопов; все они, кроме одного, претерпевают альфа-распад, превращаясь в ядра мейтнерия с массовыми числами от 268 до 282. Исходные ядра рентгения сами могут быть продуктами распада нихония, флеровия, московия, ливермория или теннессина. На сегодняшний день не известно никаких других элементов, распадающихся до мейтнерия. Например, в январе 2010 года команда Дубны ( ОИЯИ ) идентифицировала мейтнерий-278 как продукт распада теннессина через последовательность альфа-распада:

²⁹⁴ _{117Ц → ²⁹⁰ 115Mc + ⁴ 2Он}

²⁹⁰ _{115Mc → ²⁸⁶ 113Nh + ⁴ 2Он}

²⁸⁶ _{113Nh → ²⁸² 111Rg + ⁴ 2Он}

²⁸² _{111Rg → ²⁷⁸ 109Mt + ⁴ 2Он}

Ядерная изомерия

²⁷⁰ млн т

Два атома ²⁷⁰ Мт были определены в цепочках распада из ²⁷⁸ Nh. Два распада имеют очень разные времена жизни и энергии распада, а также возникают из двух явно разных изомеров ²⁷⁴ Rg. Первый изомер распадается при испускании 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 ограниченного количества доступных данных, и требуются дальнейшие исследования.

²⁶⁸ тонн

Спектр альфа-распада ²⁶⁸ Мт кажется сложным из результатов нескольких экспериментов. Наблюдались альфа-частицы с энергиями 10,28, 10,22 и 10,10 МэВ, испускаемые атомами ²⁶⁸ Mt с периодами полураспада 42 мс, 21 мс и 102 мс соответственно. Долгоживущий распад следует отнести к изомерному уровню. Расхождение между двумя другими периодами полураспада еще предстоит устранить. Отнесение к конкретным уровням невозможно при имеющихся данных, и требуются дальнейшие исследования.

Химические выходы изотопов

Холодный синтез

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 наблюдаемый канал выхода.

Теоретические расчеты

Сечения остатков испарения

В приведенной ниже таблице приведены различные комбинации мишеней и снарядов, для которых расчеты дали оценки выходов поперечных сечений из различных каналов испарения нейтронов. Приведен канал с максимальной ожидаемой доходностью.

DNS = двухъядерная система; HIVAP = статистическая модель испарения тяжелых ионов; σ = поперечное сечение

• Изотопные массы из:
  • М. Ван; G. Audi; AH Wapstra; Кондев Ф.Г.; М. Маккормик; X. Xu; и другие. (2012). «Оценка атомной массы AME2012 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF). Китайская физика C. 36 (12): 1603–2014. Bibcode : 2012ChPhC..36.... 3M. DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 36/12/003.
  • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE ", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729.... 3A, doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
• Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
  • де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683.
  • Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051. Выложите резюме.
• Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
  • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE ", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729.... 3A, doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
  • Национальный центр ядерных данных. «База данных NuDat 2.x». Брукхейвенская национальная лаборатория.
  • Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press. ISBN   978-0-8493-0485-9.
  • GSI (2011). "Исследование сверхтяжелых элементов в GSI" (PDF). GSI. Проверено 7 февраля 2013 года.