Изотопы бория - Isotopes of bohrium

Основные изотопы бория   ( 107 Bh)
Изотоп Разлагаться
избыток период полураспада ( т 1/2 ) Режим продукт
267 Bh син 17 с α 263 Дб
270 Бат син 60 с α 266 Дб
271 Bh син 1 с α 267 Дб
272 Bh син 10 с α 268 Дб
274 Bh син 40 с α 270 Дб
278 Bh син 11,5 мин? SF

Бориум ( 107 Bh) - искусственный элемент , поэтому нельзя указать стандартный атомный вес . Как и все искусственные элементы, в нем нет стабильных изотопов . Первый изотоп, который был синтезирован, был 262 Bh в 1981 году. Известно 11 изотопов в диапазоне от 260 Bh до 274 Bh и 1 изомер , 262m Bh. Самый долгоживущий изотоп - 270 Bh с периодом полураспада 1 минута, хотя неподтвержденные 278 Bh могут иметь еще более длительный период полураспада - около 690 секунд.

Список изотопов

Нуклид
 Z N Изотопная масса ( Да )
 Период полураспада
Режим распада
 Дочерний
изотоп
 Спин и
паритет
Энергия возбуждения
260 Bh 107 153 260.12166 (26) # 41 (14) мс α 256 Дб
261 Bh 107 154 261.12146 (22) # 12,8 (3,2) мс α (95%?) 257 Дб (5 / 2-)
SF (5%?) (различный)
262 Bh 107 155 262.12297 (33) # 84 (11) мс α (80%) 258 Дб
SF (20%) (различный)
262m Bh 220 (50) кэВ 9,5 (1,6) мс α (70%) 258 Дб
SF (30%) (различный)
264 Bh 107 157 264.12459 (19) # 1.07 (21) с α (86%) 260 Дб
SF (14%) (различный)
265 Bh 107 158 265.12491 (25) # 1.19 (52) с α 261 Дб
266 Bh 107 159 266.12679 (18) # 2,5 (1,6) с α 262 Дб
267 Bh 107 160 267.12750 (28) # 22 (10) с
[17 (+ 14−6) с] 		α 263 Дб
270 Бат 107 163 270.13336 (31) # 61 с α 266 Дб
271 Bh 107 164 271.13526 (48) # 1,5 с α 267 Дб
272 Bh 107 165 272.13826 (58) # 8,8 (2,1) с α 268 Дб
274 Bh 107 167 274.14355 (65) # 0,9 мин α 270 Дб
278 Bh 107 171 11,5 мин? SF (различный)
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
  1. ^ m Bh - 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. ^ Режимы распада:
    SF: Самопроизвольное деление
  5. ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  6. ^ Не непосредственно синтезирован, происходит в распаде цепи из 272 Rg
  7. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 278 Nh
  8. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 282 Nh
  9. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 287 Mc
  10. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 288 Mc
  11. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 294 Ts.
  12. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 290 Fl и 294 Lv; неподтвержденный

Нуклеосинтез

Сверхтяжелые элементы, такие как борий, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц, которые вызывают реакции синтеза . В то время как большинство изотопов бория можно синтезировать напрямую таким способом, некоторые более тяжелые изотопы 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 направлении очень тяжелых целей ( актинидов ), в результате чего возникают составные ядра с высокой энергией возбуждения (~ 40–50 МэВ ), которые могут либо делиться , либо испаряться несколько (от 3 до 5). ) нейтронов. В реакциях холодного синтеза образовавшиеся конденсированные ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~ 10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты будут делиться. Когда слитые ядра охлаждаются до основного состояния , им требуется испускание только одного или двух нейтронов, что позволяет производить больше продуктов, богатых нейтронами. 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 = 107.

Цель Снаряд CN Результат попытки
208 Пб 55 Мн 263 Bh Успешная реакция
209 Би 54 Кр 263 Bh Успешная реакция
209 Би 52 Кр 261 Bh Успешная реакция
238 U 31 P 269 Bh Успешная реакция
243 утра 26 мг 269 Bh Успешная реакция
248 см 23 Na 271 Bh Успешная реакция
249 Bk 22 Ne 271 Bh Успешная реакция

Холодный синтез

Перед первым успешным синтезом хассия в 1981 году группой GSI, в 1976 году ученые из Объединенного института ядерных исследований в Дубне впервые попытались синтезировать борий с помощью этой реакции холодного синтеза. Они обнаружили две активности спонтанного деления , одну с периодом полураспада 1-2 мс и одну с периодом полураспада 5 с. Основываясь на результатах других реакций холодного синтеза, они пришли к выводу, что они связаны с 261 Bh и 257 Db соответственно. Однако более поздние данные показали гораздо более низкое разветвление SF для 261 Bh, что снижает уверенность в этом назначении. Отнесение активности дубния позже было изменено на 258 дБ, предполагая, что распад бория был пропущен. Активность SF в течение 2 мс была присвоена 258 Rf, полученному из ветви 33% EC . Команда GSI изучила реакцию в 1981 году в своих экспериментах по открытию. Пять атомов 262 Bh были обнаружены методом корреляции генетических распадов родитель-дочерний. В 1987 году внутренний отчет из Дубны показал , что команда смогла обнаружить спонтанное деление на 261 Bh непосредственно. Команда GSI дополнительно изучила реакцию в 1989 году и обнаружила новый изотоп 261 Bh во время измерения функций возбуждения 1n и 2n, но не смогла обнаружить ответвление SF для 261 Bh. Они продолжили свое исследование в 2003 году с использованием недавно разработанных мишеней из фторида висмута (III) (BiF 3 ), которые использовались для получения дополнительных данных о данных о распаде для 262 Bh и дочернего 258 Db. Функция возбуждения 1n была повторно измерена в 2005 году командой из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) после некоторых сомнений в точности предыдущих данных. Они наблюдали 18 атомов 262 Bh и 3 атома 261 Bh и подтвердили наличие двух изомеров 262 Bh.

В 2007 году команда LBNL впервые изучила аналогичную реакцию со снарядами из хрома-52 для поиска легчайшего изотопа бория 260 Bh:

209
83Би
 + 52
24Cr
 → 260
107Bh
 +
п

Команда успешно обнаружила 8 атомов 260 Bh, распадающихся в результате альфа-распада до 256 дБ, испускающих альфа-частицы с энергией 10,16  МэВ . Энергия альфа-распада указывает на продолжающийся стабилизирующий эффект замкнутой оболочки с N = 152.

Команда в Дубне также изучала реакцию между свинцовыми мишенями -208 и марганцевыми -55 снарядами в 1976 году в рамках нового подхода к холодному синтезу новых элементов:

208
82Pb
 + 55
25Mn
 → 262
107Bh
 +
п

Они наблюдали ту же активность спонтанного деления, что и в реакции между висмутом-209 и хромом-54, и снова отнесли их к 261 Bh и 257 Db. Более поздние данные показали, что их следует переназначить на 258 дБ и 258 Rf (см. Выше). В 1983 году они повторили эксперимент, используя новую технику: измерение альфа- распада продукта распада , который был выделен химически. Команде удалось обнаружить альфа-распад продукта распада 262 Bh, что дает некоторые доказательства образования ядер бория. Позднее эта реакция была подробно изучена с использованием современных методов командой LBNL. В 2005 году они измерили 33 распада 262 Bh и 2 атома 261 Bh, предоставив функцию возбуждения для реакции с испусканием одного нейтрона и некоторые спектроскопические данные для обоих изомеров 262 Bh. Функция возбуждения для реакции с испусканием двух нейтронов была дополнительно изучена при повторении реакции в 2006 году. Команда обнаружила, что реакция с испусканием одного нейтрона имела более высокое сечение, чем соответствующая реакция с мишенью из 209 Bi, вопреки ожиданиям. Чтобы понять причины, необходимы дальнейшие исследования.

Горячий синтез

Реакция между мишенями из урана-238 и снарядами с фосфором- 31 была впервые изучена в 2006 году в LBNL в рамках их систематического изучения реакций синтеза с использованием мишеней из урана-238:

238
92U
 + 31
15п
 → 264
107Bh
 + 5
п

Результаты не были опубликованы, но предварительные результаты, по-видимому, указывают на наблюдение спонтанного деления , возможно, от 264 Bh.

Недавно команда Института современной физики (IMP) в Ланьчжоу изучила ядерную реакцию между мишенями америция-243 и ускоренными ядрами магния- 26, чтобы синтезировать новый изотоп 265 Bh и собрать больше данных о 266 Bh:

243
95Являюсь
 + 26
12Mg
 → 269 ​​− х
107Bh
 + х
п
 (x = 3, 4 или 5)

В двух сериях экспериментов команда измерила парциальные функции возбуждения для реакций с испусканием трех, четырех и пяти нейтронов.

Реакция между мишенями из кюрия- 248 и ускоренными ядрами натрия- 23 была впервые исследована в 2008 году командой RIKEN, Япония, с целью изучения свойств распада 266 Bh, который является продуктом распада в заявленных ими условиях. цепочки распада нихония :

248
96См
 + 23
11Na
 → 271 − х
107Bh
 + х
п
 (x = 4 или 5)

Распад 266 Bh из-за испускания альфа-частиц с энергией 9,05–9,23 МэВ был дополнительно подтвержден в 2010 г.

Первые попытки синтезировать борий путями горячего синтеза были предприняты в 1979 году командой из Дубны с использованием реакции между ускоренными ядрами неона- 22 и мишенями из берклия- 249:

249
97Bk
 + 22
10Ne
 → 271 − х
107Bh
 + х
п
 (x = 4 или 5)

Реакция была повторена в 1983 году. В обоих случаях они не смогли обнаружить никакого спонтанного деления ядер бория. Совсем недавно пути горячего синтеза до бория были повторно исследованы, чтобы позволить синтез более долгоживущих, богатых нейтронами изотопов, что позволит провести первое химическое исследование бория. В 1999 году команда LBNL заявила об открытии долгоживущих 267 Bh (5 атомов) и 266 Bh (1 атом). Позже оба эти утверждения подтвердились. Команда из Института Пауля Шеррера (PSI) в Берне , Швейцария, позже синтезировала 6 атомов 267 Bh в первом окончательном исследовании химии бория.

Как продукты распада

Список изотопов бория, наблюдаемых при распаде
Остаток испарения Наблюдаемый изотоп бора
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 Бат
278 Nh, 274 Rg, 270 тонн 266 Bh
272 Rg, 268 тонн 264 Bh
266 тонн 262 Bh

Борий был обнаружен в цепочках распада элементов с более высоким атомным номером , таких как мейтнерий . В настоящее время мейтнерий имеет семь известных изотопов; все они подвергаются альфа - распадов , чтобы стать бориями ядер с массовыми числами между 262 и 274. ядрами Родителя мейтнерием может быть сам по себе продуктам распада рентгении , nihonium , Флеровий , moscovium , Ливерморий или tennessine . На сегодняшний день не известно, что другие элементы распадаются до бориума. Например, в январе 2010 года команда Дубны ( ОИЯИ ) идентифицировала борий-274 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
278
109Mt
 → 274
107Bh
 + 4
2Он

Ядерная изомерия

262 Bh

Единственный подтвержденный пример изомерии бория - изотоп 262 Bh. Прямой синтез 262 Bh приводит к двум состояниям: основному и изомерному . Подтверждено, что основное состояние распадается в результате альфа-распада с испусканием альфа-частиц с энергиями 10,08, 9,82 и 9,76 МэВ и имеет пересмотренный период полураспада 84 мс. Возбужденное состояние также распадается в результате альфа-распада, испуская альфа-частицы с энергиями 10,37 и 10,24 МэВ, и имеет пересмотренный период полураспада 9,6 мс.

Химические выходы изотопов

Холодный синтез

В таблице ниже представлены сечения и энергии возбуждения для реакций холодного синтеза, непосредственно производящих изотопы бория. Данные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой максимумы, полученные в результате измерений функции возбуждения. + представляет наблюдаемый канал выхода.

Снаряд Цель CN 1n 2n 3n
55 Мн 208 Пб 263 Bh 590 пб, 14,1 МэВ ~ 35 пб
54 Кр 209 Би 263 Bh 510 пб, 15,8 МэВ ~ 50 пб
52 Кр 209 Би 261 Bh 59 пб, 15,0 МэВ

Горячий синтез

В таблице ниже представлены сечения и энергии возбуждения для реакций горячего синтеза, непосредственно производящих изотопы бория. Данные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой максимумы, полученные в результате измерений функции возбуждения. + представляет наблюдаемый канал выхода.

Снаряд Цель CN 3n 4n 5н
26 мг 243 утра 271 Bh + + +
22 Ne 249 Bk 271 Bh ~ 96 пб +

использованная литература