Isotope von Dubnium - Isotopes of dubnium

Hauptisotope von Dubnium   ( 105 Db)
Isotop Verfall
Fülle Halbwertszeit ( t 1/2 ) Modus Produkt
262 Db syn 34 s 67% α 258 Liter
33%  SF
263 dB syn 27 s 56% SF
41% 259 Lr
3% ε 263 m Rf
266 dB syn 22 Minuten SF
ε 266 Rf
267 dB syn 1 Stunde SF
268 dB syn 30 Stunden SF
ε 268 Rf
α 264 Lr
270 dB syn 1 Stunde 17% SF
83% α 266 Lr

Dubnium ( 105 Db) ist ein synthetisches Element , daher kann kein Standardatomgewicht angegeben werden. Wie alle synthetischen Elemente besitzt es keine stabilen Isotope . Das erste Isotop , das 1968 synthetisiert wurde, war 261 Db. Die 13 bekannten Radioisotope reichen von 255 Db bis 270 Db und 1–3 Isomere . Das am längsten lebende bekannte Isotop ist 268 Db mit einer Halbwertszeit von 30 Stunden.

Liste der Isotope

Nuklid
 Z n Isotope Masse ( Da )
 Halbes Leben
 Decay-
Modus
 Tochter -
Isotop
 Spin und
Parität
Anregungsenergie
255 dB 105 150 255.10707(45)# 37(+51-14) ms α (~50 %) 251 Liter
SF (~50%) (verschieden)
256 dB 105 151 256.10789(26)# 1,9(4) s
[1,6(+5−3) s] 		α (~64 %) 252 Liter
SF (~0,02%) (verschieden)
β + (~36 %) 256 Rf
257 dB 105 152 257.10758(22)# 1,53(17) s
[1,50(+19−15) s] 		α (>94 %) 253 Liter (9/2+)
SF (<6%) (verschieden)
β + (1%) 257 Rf
257m Db 140(100)# keV 0,67(6) s α (>87 %) 253 Liter (1/2−)
SF (<13%) (verschieden)
β + (1#%) 257 Rf
258 dB 105 153 258.10929(33)# 4.5(4) s (64 %) 254 Liter
β + (36%) 258 Rf
SF (<1%) (verschieden)
258m Db 60(100)# keV 1,9(5) s β + 258 Rf
IT (selten) 258 dB
259 dB 105 154 259.10949(6) 0,51(16) s α 255 Liter
260 dB 105 155 260.1113(1)# 1,52(13) s α (>90,4%) 256 Liter
SF (<9,6%) (verschieden)
β + (<2,5 %) 260 Rf
260 Mio. dB 200(150)# keV 19 s
261 dB 105 156 261.11192(12)# 4.5(1.1) s SF (73%) (verschieden)
α (27%) 257 Lr
262 Db 105 157 262.11407(15)# 35(5) s SF (~67 %) (verschieden)
α (~30 %) 258 Liter
β + (3#%) 262 Rf
263 dB 105 158 263.11499(18)# 29(9) s
[27(+10−7) s] 		SF (~56 %) (verschieden)
α (~37 %) 259 Lr
β + (~6,9%) 263 Rf
266 dB 105 161 266.12103(30)# 80(70) min SF (verschieden)
EC 266 Rf
267 dB 105 162 267.12247(44)# 4,6(3,7) h SF (verschieden)
EC 267 Rf
268 dB 105 163 268.12567(57)# 30,8(5,0) h SF (>99 %) (verschieden)
EG (<1%) 268 Rf
α 264 Lr
270 dB 105 165 270.13136(64)# 1,0 (+1,5−0,4) h SF (~17%) (verschieden)
α (~83 %) 266 Lr
EG (<1%) 270 Rf
Diese Tabellenkopf- und Fußzeile:
  1. ^ m Db – Angeregtes Kernisomer .
  2. ^ ( ) – Unsicherheit (1 σ ) wird in knapper Form in Klammern nach den entsprechenden letzten Ziffern angegeben.
  3. ^ # – Atommasse mit # markiert: Wert und Unsicherheit, die nicht aus rein experimentellen Daten abgeleitet werden, sondern zumindest teilweise aus Trends der Massenoberfläche (TMS).
  4. ^ Zerfallsarten:
    ES: Isomerischer Übergang
    SF: Spontane Spaltung
  5. ^ ( ) Spin-Wert – Zeigt Spin mit schwachen Zuweisungsargumenten an.
  6. ^ # – Mit # gekennzeichnete Werte sind nicht rein aus experimentellen Daten abgeleitet, sondern zumindest teilweise aus Trends benachbarter Nuklide (TNN).
  7. ^ a b Existenz dieses Isomers ist unbestätigt
  8. ^ Schwerstes Nuklid, von dem bekannt ist, dass es β + zerfällt
  9. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 282 Nh . auf
  10. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 287 Mc . auf
  11. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 288 Mc . auf
  12. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 294 Ts auf

Geschichte der Nukleosynthese

Ziel Projektil CN Versuchsergebnis
205 TL 54 Cr 259 dB Erfolgreiche Reaktion
208 Pb 51 V 259 dB Erfolgreiche Reaktion
207 Pb 51 V 258 dB Erfolgreiche Reaktion
209 Bi 50 Ti 259 dB Erfolgreiche Reaktion
209 Bi 49 Ti 258 dB Erfolgreiche Reaktion
209 Bi 48 Ti 257 dB Erfolgreiche Reaktion
232 Th 31 P 263 dB Erfolgreiche Reaktion
238 U 27 Al 265 dB Erfolgreiche Reaktion
236 U 27 Al 263 dB Erfolgreiche Reaktion
244 Pu 23 Na 267 dB Reaktion muss noch versucht werden
243 Am 22 Ne 265 dB Erfolgreiche Reaktion
241 Am 22 Ne 263 dB Erfolgreiche Reaktion
248 cm² 19 F 267 dB Erfolgreiche Reaktion
249 Bk 18 O 267 dB Erfolgreiche Reaktion
249 Bk 16 O 265 dB Erfolgreiche Reaktion
250 Cf 15 N 265 dB Erfolgreiche Reaktion
249 Cf 15 N 264 dB Erfolgreiche Reaktion
254 Es 13 C 267 dB Fehler beim Datum

Kalte Fusion

Dieser Abschnitt befasst sich mit der Synthese von Dubniumkernen durch sogenannte "kalte" Fusionsreaktionen. Dies sind Prozesse, die bei niedriger Anregungsenergie (~10–20 MeV, daher "kalt") zusammengesetzte Kerne erzeugen, was zu einer höheren Überlebenswahrscheinlichkeit nach einer Spaltung führt. Der angeregte Kern zerfällt dann durch die Emission von nur einem oder zwei Neutronen in den Grundzustand.

209 Bi( 50 Ti,xn) 259−x Db (x=1,2,3)

Die ersten Versuche, Dubnium mit Hilfe von Kaltfusionsreaktionen zu synthetisieren, wurden 1976 vom Team von FLNR, Dubna, unter Verwendung der obigen Reaktion durchgeführt. Sie konnten eine 5 s- Spontanspaltungsaktivität (SF) nachweisen, die sie 257 Db zuordneten . Diese Zuordnung wurde später auf 258 Db korrigiert . 1981 untersuchte das Team von GSI diese Reaktion mit der verbesserten Methode der Korrelation genetischer Eltern-Tochter-Zerfälle. Sie konnten 258 Db, das Produkt aus dem 1n-Neutronenverdampfungskanal , positiv identifizieren . 1983 untersuchte das Team von Dubna die Reaktion mit der Methode zur Identifizierung eines Nachkommens durch chemische Trennung. Es gelang ihnen, Alpha-Zerfälle von bekannten Nachkommen der Zerfallskette beginnend bei 258 Db zu messen . Dies wurde als Beweis für die Bildung von Dubniumkernen angesehen. Das Team von GSI untersuchte die Reaktion 1985 erneut und konnte 10 Atome von 257 Db nachweisen. Nach einer bedeutenden Modernisierung ihrer Anlagen im Jahr 1993 maß das Team im Jahr 2000 120 Zerfälle von 257 Db, 16 Zerfälle von 256 Db und Zerfälle von 258 Db bei der Messung der 1n-, 2n- und 3n-Anregungsfunktionen. Die für 257 Db gesammelten Daten ermöglichten eine erste spektroskopische Untersuchung dieses Isotops und identifizierten ein Isomer, 257m Db, und eine erste Bestimmung einer Zerfallsniveaustruktur für 257 Db. Die Reaktion wurde 2003–2004 in spektroskopischen Studien an Isotopen von Mendelevium und Einsteinium verwendet .

209 Bi( 49 Ti,xn) 258−x Db (x=2?)

Diese Reaktion wurde 1983 von Yuri Oganessian und dem Team von Dubna untersucht. Sie beobachteten eine 2,6 s SF-Aktivität, die versuchsweise 256 Db zugeordnet wurde. Spätere Ergebnisse deuten auf eine mögliche Neuzuordnung zu 256 Rf hin, die aus dem ~30% EC-Zweig in 256 Db resultiert .

209 Bi( 48 Ti,xn) 257−x Db (x=1?,2)

Diese Reaktion wurde 1983 von Yuri Oganessian und dem Team von Dubna untersucht. Sie beobachteten eine 1,6 s-Aktivität mit einem ~80% Alpha-Zweig mit einem ~20% SF-Zweig. Die Aktivität wurde vorläufig 255 Db zugewiesen . Spätere Ergebnisse legen eine Neuzuweisung auf 256 Db nahe. 2005 untersuchte das Team der Universität Jyväskylä diese Reaktion. Sie beobachteten drei Atome von 255 Db mit einem Wirkungsquerschnitt von 40 pb.

208 Pb( 51 V,xn) 259−x Db (x=1,2)

Das Team von Dubna untersuchte diese Reaktion auch 1976 und konnte erneut die 5 s SF-Aktivität nachweisen, die zunächst versuchsweise 257 Db und später 258 Db zugeordnet wurde. Im Jahr 2006 untersuchte das Team von LBNL diese Reaktion im Rahmen ihres Odd-Z-Projektilprogramms erneut. Sie konnten bei ihrer Messung der 1n- und 2n-Neutronenverdampfungskanäle 258 Db und 257 Db nachweisen.

207 Pb( 51 V,xn) 258−x Db

Das Team von Dubna untersuchte diese Reaktion auch 1976, konnte aber diesmal die 5 s SF-Aktivität nicht nachweisen, die zunächst versuchsweise 257 Db und später 258 Db zugeordnet wurde. Stattdessen konnten sie eine SF-Aktivität von 1,5 s messen, die vorläufig 255 Db zugeordnet wurde.

205 Tl( 54 Cr,xn) 259−x Db (x=1?)

Das Team von Dubna untersuchte diese Reaktion auch 1976 und konnte erneut die 5 s SF-Aktivität nachweisen, die zunächst versuchsweise 257 Db und später 258 Db zugeordnet wurde.

Heiße Fusion

Dieser Abschnitt befasst sich mit der Synthese von Dubniumkernen durch sogenannte "heiße" Fusionsreaktionen. Dies sind Prozesse, die bei hoher Anregungsenergie (~40–50 MeV, also "heiß") zusammengesetzte Kerne erzeugen, was zu einer verringerten Überlebenswahrscheinlichkeit von Kernspaltung und Quasi-Spaltung führt. Der angeregte Kern zerfällt dann durch die Emission von 3–5 Neutronen in den Grundzustand.

232 Th( 31 P,xn) 263−x Db (x=5)

Es gibt nur sehr wenige Berichte, dass diese seltene Reaktion mit einem P-31-Strahl 1989 von Andreyev et al. untersucht wurde. bei der FLNR. Eine Quelle legt nahe, dass keine Atome nachgewiesen wurden, während eine bessere Quelle von den Russen selbst darauf hindeutet, dass 258 Db im 5n-Kanal mit einer Ausbeute von 120 pb synthetisiert wurden.

238 U( 27 Al,xn) 265−x Db (x=4,5)

Im Jahr 2006 untersuchte das LBNL-Team unter der Leitung von Ken Gregorich im Rahmen ihrer Studie zur Verwendung von Uran-Targets in der Synthese superschwerer Elemente die Anregungsfunktionen für die 4n- und 5n-Kanäle in dieser neuen Reaktion.

236 U( 27 Al,xn) 263−x Db (x=5,6)

Diese Reaktion wurde zuerst von Andreyev et al. am FLNR, Dubna im Jahr 1992. Sie konnten 258 Db und 257 Db im 5n- und 6n-Ausgangskanal mit Ausbeuten von 450 pb bzw. 75 pb beobachten.

243 Am( 22 Ne,xn) 265−x Db (x=5)

Die ersten Versuche zur Synthese von Dubnium wurden 1968 vom Team des Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR) in Dubna, Russland, durchgeführt. Sie beobachteten zwei Alphalinien, die sie versuchsweise 261 Db und 260 Db zuordneten . 1970 wiederholten sie ihr Experiment auf der Suche nach einer spontanen Spaltung . Sie fanden eine 2,2 s SF-Aktivität, die sie 261 Db zuordneten . 1970 begann das Dubna-Team mit der Gradienten-Thermochromatographie, um Dubnium in chemischen Experimenten als flüchtiges Chlorid nachzuweisen. In ihrem ersten Versuch entdeckten sie eine flüchtige SF-Aktivität mit ähnlichen Adsorptionseigenschaften wie NbCl 5 und im Gegensatz zu HfCl 4 . Dies wurde als Hinweis auf die Bildung von Dvi-Niob-Kernen als DbCl 5 genommen . 1971 wiederholten sie das chemische Experiment mit höherer Empfindlichkeit und beobachteten Alpha-Zerfälle von einer Dvi-Niob-Komponente, die die Bildung von 260 105 bestätigten. Die Methode wurde 1976 mit der Bildung von Bromiden wiederholt und erhielt fast identische Ergebnisse, was darauf hindeutet, dass Bildung eines flüchtigen, Dvi-Niob-ähnlichen DbBr 5 .

241 Am( 22 Ne,xn) 263−x Db (x=4,5)

Im Jahr 2000 gaben chinesische Wissenschaftler des Institute of Modern Physics (IMP), Lanzhou, die Entdeckung des bisher unbekannten Isotops 259 Db bekannt, das im 4n-Neutronenverdampfungskanal gebildet wurde. Sie konnten auch die Zerfallseigenschaften für 258 Db bestätigen.

248 cm( 19 F,xn) 267−x Db (x=4,5)

Diese Reaktion wurde erstmals 1999 am Paul Scherrer Institut (PSI) untersucht, um 262 Db für chemische Studien zu produzieren. Es wurden nur 4 Atome mit einem Wirkungsquerschnitt von 260 pb nachgewiesen. Japanische Wissenschaftler von JAERI untersuchten die Reaktion im Jahr 2002 weiter und ermittelten während ihrer Bemühungen, die wässrige Chemie von Dubnium zu untersuchen , Ausbeuten für das Isotop 262 Db.

249 Bk( 18 O,xn) 267−x Db (x=4,5)

Nach der Entdeckung von 260 Db durch Albert Ghiorso im Jahr 1970 an der University of California (UC) setzte dasselbe Team 1971 die Entdeckung des neuen Isotops 262 Db fort. Sie beobachteten auch eine nicht zugeordnete 25 s SF-Aktivität, die wahrscheinlich mit dem jetzt bekannten SF-Zweig von 263 Db verbunden ist. 1990 entdeckte ein Team um Kratz am LBNL endgültig das neue Isotop 263 Db im 4n-Neutronenverdampfungskanal. Diese Reaktion wurde von demselben Team bei mehreren Gelegenheiten verwendet, um zu versuchen, einen Elektroneneinfang (EC)-Zweig in 263 Db zu bestätigen, der zu langlebigen 263 Rf führt (siehe Rutherfordium ).

249 Bk( 16 O,xn) 265−x Db (x=4)

Nach der Entdeckung von 260 Db durch Albert Ghiorso im Jahr 1970 an der University of California (UC) setzte dasselbe Team 1971 die Entdeckung des neuen Isotops 261 Db fort.

250 Vf ( 15 N,xn) 265−x Db (x=4)

Nach der Entdeckung von 260 Db durch Ghiorso im Jahr 1970 bei LBNL setzte dasselbe Team 1971 mit der Entdeckung des neuen Isotops 261 Db fort.

249 Vgl.( 15 N,xn) 264−x Db (x=4)

1970 untersuchte das Team des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) diese Reaktion und identifizierte in ihrem Entdeckungsexperiment das Isotop 260 Db. Sie verwendeten die moderne Technik der Korrelation genetischer Eltern-Tochter-Zerfälle, um ihre Zuordnung zu bestätigen. 1977 wiederholte das Team von Oak Ridge das Experiment und konnte die Entdeckung durch die Identifizierung von K-Röntgenstrahlen der Tochter Lawrencium bestätigen .

254 Es( 13 C,xn) 267−x Db

1988 nutzten Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) die asymmetrische Heißfusionsreaktion mit einem Einsteinium-254-Target, um nach den neuen Nukliden 264 Db und 263 Db zu suchen . Aufgrund der geringen Sensitivität des Experiments durch das kleine Es-254-Target konnten keine Verdunstungsrückstände (ER) nachgewiesen werden.

Zerfall schwerer Nuklide

Isotope von Dubnium wurden auch beim Zerfall schwererer Elemente identifiziert. Die bisherigen Beobachtungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Verdampfungsrückstand Beobachtetes Dubnium-Isotop
294 Ts 270 dB
288 Mc 268 dB
287 Mc 267 dB
282 Nh 266 dB
267 Bh 263 dB
278 Nh, 266 Bh 262 Db
265 Bh 261 dB
272 Rg 260 dB
266 Mt, 262 Bh 258 dB
261 Bh 257 dB
260 Bh 256 dB

Chronologie der Isotopenentdeckung

Isotop Jahr entdeckt Entdeckungsreaktion
255 dB 2005 209 Bi( 48 Ti,2n)
256 dB 1983?, 2000 209 Bi ( 50 Ti, 3n)
257 db g 1985 209 Bi ( 50 Ti, 2n)
257 dB m 1985 209 Bi ( 50 Ti, 2n)
258 dB 1976?, 1981 209 Bi( 50 Ti,n)
259 dB 2001 241 Uhr ( 22 Ne,4n)
260 dB 1970 249 Vgl.( 15 N,4n)
261 dB 1971 249 Bk( 16 O,4n)
262 Db 1971 249 Bk( 18 O,5n)
263 dB 1971?, 1990 249 Bk( 18 O,4n)
264 dB Unbekannt
265 dB Unbekannt
266 dB 2006 237 Np( 48 Ca,3n)
267 dB 2003 243 Am( 48 Ca,4n)
268 dB 2003 243 Am( 48 Ca,3n)
269 dB Unbekannt
270 dB 2009 249 Bk( 48 Ca,3n)

Isomerie

260 dB

Jüngste Daten zum Zerfall von 272 Rg haben gezeigt, dass einige Zerfallsketten über 260 Db mit außergewöhnlich längeren Lebensdauern als erwartet weiterlaufen . Diese Zerfälle wurden mit einem Isomerenniveau in Verbindung gebracht, das durch Alpha-Zerfall mit einer Halbwertszeit von ~19 s zerfällt. Um eine eindeutige Zuordnung zu ermöglichen, sind weitere Recherchen erforderlich.

258 dB

Beweise für einen isomeren Zustand in 258 Db wurden aus der Untersuchung des Zerfalls von 266 Mt und 262 Bh gesammelt . Es wurde festgestellt, dass diejenigen Zerfälle, die einem Elektroneneinfang-(EC)-Zweig zugeordnet sind, eine signifikant andere Halbwertszeit haben als diejenigen, die durch Alpha-Emission zerfallen. Dies wurde angenommen, um die Existenz eines isomeren Zustands zu vermuten, der durch EC mit einer Halbwertszeit von ~20 s zerfällt. Weitere Experimente sind erforderlich, um diese Zuordnung zu bestätigen.

257 dB

Eine Untersuchung der Bildung und des Zerfalls von 257 Db hat die Existenz eines isomeren Zustands bewiesen. Anfänglich wurden 257 Db durch Alpha-Emission mit Energien von 9,16, 9,07 und 8,97 MeV zum Zerfall gebracht. Eine Messung der Korrelationen dieser Zerfälle mit denen von 253 Lr hat gezeigt, dass der Zerfall von 9,16 MeV zu einem separaten Isomer gehört. Die Analyse der Daten in Verbindung mit der Theorie hat diese Aktivität einem metastabilen Zustand zugeordnet, 257 m Db. Der Grundzustand zerfällt durch Alpha-Emission mit Energien von 9,07 und 8,97 MeV. Eine spontane Spaltung von 257m,g Db wurde in neueren Experimenten nicht bestätigt.

Spektroskopische Zerfallsstufenschemata

257 dB

Dies ist das derzeit vorgeschlagene Zerfallsniveauschema für 257 Db g,m aus der 2001 von Hessberger et al. bei GSI

Chemische Ausbeuten an Isotopen

Kalte Fusion

Die folgende Tabelle enthält Querschnitte und Anregungsenergien für kalte Fusionsreaktionen, die direkt Dubniumisotope erzeugen. Daten in Fettdruck stellen Maxima dar, die aus Messungen der Anregungsfunktion abgeleitet wurden. + steht für einen beobachteten Austrittskanal.

Projektil Ziel CN 1n 2n 3n
51 V 208 Pb 259 dB 1,54 nb, 15,6 MeV 1,8 nb, 23,7 MeV
50 Ti 209 Bi 259 dB 4,64 nb, 16,4 MeV 2,4 nb, 22,3 MeV 200 pb, 31,0 MeV

Heiße Fusion

Die folgende Tabelle enthält Querschnitte und Anregungsenergien für heiße Fusionsreaktionen, die direkt Dubniumisotope erzeugen. Daten in Fettdruck stellen Maxima dar, die aus Messungen der Anregungsfunktion abgeleitet wurden. + steht für einen beobachteten Austrittskanal.

Projektil Ziel CN 3n 4n 5n
27 Al 238 U 265 dB + +
22 Ne 241 Am 263 dB 1,6 nb 3,6 nb
22 Ne 243 Am 265 dB + +
19 F 248 cm² 267 dB 1,0 nb
18 O 249 Bk 267 dB 10,0 nb 6,0 nb

Verweise