Изотопы рентгения - Isotopes of roentgenium
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рентгений ( 111 Rg) - синтетический элемент , поэтому невозможно указать стандартный атомный вес . Как и все синтетические элементы, в нем нет стабильных изотопов . Первым изотопом, который был синтезирован в 1994 г., был 272 Rg, который также является единственным непосредственно синтезированным изотопом; все остальные продукты распада из nihonium , moscovium и tennessine , и , возможно , Коперниции , Флеровия и Ливерморья . Известно 7 радиоизотопов от 272 Rg до 282 Rg. Самый долгоживущий изотоп - это 282 Rg с периодом полураспада 2,1 минуты, хотя неподтвержденные 283 Rg и 286 Rg могут иметь более длительные периоды полураспада примерно 5,1 и 10,7 минут соответственно.
Список изотопов
| Нуклид |
Z | N |
Изотопная масса ( Да ) |
Период полураспада |
Режим распада |
Дочерний изотоп |
Спин и паритет |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 272 Rg | 111 | 161 | 272.15327 (25) # | 2,0 (8) мс [3,8 (+ 14-8) мс] |
α | 268 тонн | 5 + #, 6 + # |
| 274 Rg | 111 | 163 | 274.15525 (19) # | 6,4 (+ 307−29) мс | α | 270 млн т | |
| 278 Rg | 111 | 167 | 278.16149 (38) # | 4,2 (+ 75−17) мс | α | 274 млн т | |
| 279 Rg | 111 | 168 | 279.16272 (51) # | 0,17 (+ 81-8) с | α | 275 тонн | |
| 280 Rg | 111 | 169 | 280.16514 (61) # | 3,6 (+ 43−13) с | α (87%) | 276 тонн | |
| ЭК (13%) | 280 дс | ||||||
| 281 Rg | 111 | 170 | 281.16636 (89) # | 17 (+ 6−3) с | SF (90%) | (разные) | |
| α (10%) | 277 тонн | ||||||
| 282 Rg | 111 | 171 | 282.16912 (72) # | 2,1 (+ 1,4-0,6) мин | α | 278 тонн | |
| 283 Rg | 111 | 172 | 283.17054 (79) # | 5,1 мин? | SF | (разные) | |
| 286 Rg | 111 | 175 | 10,7 мин? | α | 282 млн т |
- ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
-
^
Режимы распада:
EC: Электронный захват SF: Самопроизвольное деление - ^ # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Не непосредственно синтезируется, возникает как продукт распада из 278 Nh
- ^ Непосредственно не синтезируется, возникает как продукт распада 282 Nh
- ^ Не непосредственно синтезирован, происходит в распаде цепи из 287 Мгц
- ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 288 Mc
- ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 293 Ts.
- ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 294 Ts.
- ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 287 Fl; неподтвержденный
- ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 290 Fl и 294 Lv; неподтвержденный
Изотопы и ядерные свойства
Нуклеосинтез
Сверхтяжелые элементы, такие как рентгений, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц, которые вызывают реакции синтеза . В то время как самый легкий изотоп рентгения, рентгений-272, может быть синтезирован напрямую таким образом, все более тяжелые изотопы рентгения наблюдались только как продукты распада элементов с более высокими атомными номерами .
В зависимости от задействованной энергии реакции синтеза можно разделить на «горячие» или «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие высокоэнергетические снаряды ускоряются в направлении 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. 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 = 111.
| Цель | Снаряд | CN | Результат попытки |
|---|---|---|---|
| 205 Тл | 70 Zn | 275 Rg | Неспособность на сегодняшний день |
| 208 Пб | 65 Cu | 273 Rg | Успешная реакция |
| 209 Би | 64 Ni | 273 Rg | Успешная реакция |
| 231 Па | 48 Ca | 279 Rg | Реакция еще не предпринята |
| 238 U | 41 К | 279 Rg | Реакция еще не предпринята |
| 244 Pu | 37 Cl | 281 Rg | Реакция еще не предпринята |
| 248 см | 31 P | 279 Rg | Реакция еще не предпринята |
| 250 см | 31 P | 281 Rg | Реакция еще не предпринята |
Холодный синтез
Перед первым успешным синтезом рентгения в 1994 году группой GSI группа из Объединенного института ядерных исследований в Дубне , Россия, также пыталась синтезировать рентгений путем бомбардировки висмута-209 никелем-64 в 1986 году. Атомы рентгения не были идентифицированы. . После модернизации оборудования команда GSI успешно обнаружила 3 атома 272 Rg в своем эксперименте по открытию. Еще 3 атома были синтезированы в 2002 году. Открытие рентгения было подтверждено в 2003 году, когда команда RIKEN измерила распад 14 атомов 272 Rg.
Тот же изотоп рентгения был обнаружен американской группой в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) в результате реакции:
-
208
82 Pb
+ 65
29 Cu
→ 272
111 Rg
+
п
Эта реакция была проведена в рамках исследования снарядов с нечетным атомным номером в реакциях холодного синтеза.
Реакция 205 Tl ( 70 Zn, n) 274 Rg была опробована командой RIKEN в 2004 году и повторена в 2010 году в попытке обеспечить открытие своего родительского 278 Nh:
-
205
81 Tl
+ 70
30 Zn
→ 274
111 Rg
+
п
Из-за слабости таллиевой мишени они не смогли обнаружить ни одного атома 274 Rg.
Как продукт распада
| Остаток испарения | Наблюдаемый изотоп рентгения |
|---|---|
| 294 Lv, 290 Fl, 290 Nh? | 286 Rg? |
| 287 эт., 287 н. Э.? | 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 |
Все изотопы рентгения, кроме рентгения-272, были обнаружены только в цепочках распада элементов с более высоким атомным номером , таких как нихоний . В настоящее время Nihonium имеет семь известных изотопов; все они претерпевают альфа-распад, превращаясь в ядра рентгения с массовыми числами от 274 до 286. Исходные ядра нихония могут сами быть продуктами распада московия и теннессина и (неподтвержденных) флеровия и ливермория . На сегодняшний день не известно никаких других элементов, распадающихся до рентгения. Например, в январе 2010 г. дубненская команда ( ОИЯИ ) определила рентгений-281 как конечный продукт распада теннессина через последовательность альфа-распада:
-
293
117 Ц
→ 289
115 Mc
+ 4
2 Он
-
289
115 Mc
→ 285
113 Nh
+ 4
2 Он
-
285
113 Nh
→ 281
111 Rg
+ 4
2 Он
Ядерная изомерия
- 274 Rg
Два атома 274 Rg наблюдались в цепочке распада из 278 Nh. Они распадаются за счет альфа-излучения , испуская альфа-частицы с разной энергией и имеют разное время жизни. Кроме того, две полные цепочки распадов кажутся разными. Это предполагает наличие двух ядерных изомеров, но требуются дальнейшие исследования.
- 272 Rg
Были обнаружены четыре альфа-частицы, испущенные из 272 Rg с энергиями 11,37, 11,03, 10,82 и 10,40 МэВ. GSI измерял 272 Rg, чтобы иметь период полураспада 1,6 мс, в то время как недавние данные RIKEN дали период полураспада 3,8 мс. Противоречивые данные могут быть связаны с ядерными изомерами, но текущих данных недостаточно, чтобы прийти к каким-либо твердым оценкам.
Химические выходы изотопов
Холодный синтез
В таблице ниже представлены сечения и энергии возбуждения для реакций холодного синтеза, непосредственно производящих изотопы рентгения. Данные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой максимумы, полученные в результате измерений функции возбуждения. + представляет наблюдаемый канал выхода.
| Снаряд | Цель | CN | 1n | 2n | 3n |
|---|---|---|---|---|---|
| 64 Ni | 209 Би | 273 Rg | 3,5 пбн, 12,5 МэВ | ||
| 65 Cu | 208 Пб | 273 Rg | 1,7 пб, 13,2 МэВ |
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. Дан канал с максимальной ожидаемой доходностью.
DNS = двухъядерная система; σ = поперечное сечение
| Цель | Снаряд | CN | Канал (продукт) | σ макс | Модель | Ссылка |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 238 U | 41 К | 279 Rg | 4n ( 275 Rg) | 0,21 пб | DNS | |
| 244 Pu | 37 Cl | 281 Rg | 4n ( 277 Rg) | 0,33 пб | DNS | |
| 248 см | 31 P | 279 Rg | 4n ( 277 Rg) | 1.85 пб | DNS | |
| 250 см | 31 P | 281 Rg | 4n ( 277 Rg) | 0,41 пб | DNS |
Рекомендации
- 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 .
- Ю. Ц. Оганесян (2007). «Самые тяжелые ядра из реакций, вызванных 48 Ca». Журнал Physics G . 34 (4): R165 – R242. Bibcode : 2007JPhG ... 34R.165O . DOI : 10.1088 / 0954-3899 / 34/4 / R01 .